馬二龍

(道達(dá)爾遠(yuǎn)景能源服務(wù)(上海)有限公司，上海 200050)

0 引言

太陽(yáng)能作為主要的清潔能源和可再生能源，是各國(guó)應(yīng)對(duì)全球變暖、實(shí)現(xiàn)能源清潔低碳的主要手段之一，因此太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)得到越來(lái)越多國(guó)家的重視。隨著各國(guó)對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的布局，越來(lái)越多的傳統(tǒng)能源企業(yè)也開(kāi)始重視太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。光伏發(fā)電是目前太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)和應(yīng)用最多，也是最有效的方式。

光伏發(fā)電模式主要分為集中式光伏發(fā)電模式和分布式光伏發(fā)電模式，其中，分布式光伏可以更好地利用工商業(yè)廠房、辦公樓屋頂?shù)拈e置區(qū)域?yàn)橛脩籼峁╇娏?，因此受到了需要使用和有意愿使用綠色能源的企業(yè)的青睞。截至2021年9 月底，中國(guó)分布式光伏的累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量已達(dá)到93991 MW[1]，有望成為碳中和實(shí)現(xiàn)的有力支撐。

但隨著分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)的增多，尤其是屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，在安裝和運(yùn)維過(guò)程中的墜落風(fēng)險(xiǎn)也成為各投資企業(yè)需要關(guān)注的重要問(wèn)題，比如采光帶墜落、屋面邊緣墜落等高處墜落形式是屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目施工作業(yè)中的常見(jiàn)事故類型，也是造成施工人員受傷甚至死亡的事故類型之一。因此，若要更安全地完成屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的安裝和運(yùn)維工作，需要針對(duì)此類項(xiàng)目的高處作業(yè)場(chǎng)景和墜落位置進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際情況提出適用于屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目主要安裝和運(yùn)維場(chǎng)景的墜落防護(hù)措施，以降低墜落風(fēng)險(xiǎn)，確保工作人員的安全。

基于ISO 45001—2018《職業(yè)健康安全管理體系 要求及使用指南》中提出的風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)理論，并根據(jù)目前中國(guó)針對(duì)高處墜落防護(hù)的要求和筆者所在公司已完成的若干屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)際情況，本文探討了中國(guó)屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目墜落防護(hù)的現(xiàn)狀，分析了不同墜落場(chǎng)景下基于風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)的墜落防護(hù)措施及相關(guān)要求，并給出了具體的防護(hù)方式和建議。

1 中國(guó)屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目墜落防護(hù)的現(xiàn)狀

1.1 屋面墜落區(qū)域

屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的安裝場(chǎng)景主要以混凝土屋頂和彩鋼瓦屋頂為主[2]。占據(jù)屋面最大面積的光伏組件的安裝方式主要采用附著在建筑物上的方式，不會(huì)改變建筑屋頂原有功能[3]。因此，基于安裝場(chǎng)景和安裝方式，這兩類屋面上可能導(dǎo)致墜落的位置為無(wú)防護(hù)的屋面邊緣、女兒墻較低的邊緣和透光用的采光帶等位置。

1.2 屋面墜落區(qū)域的墜落防護(hù)現(xiàn)狀

當(dāng)前，針對(duì)上述屋面墜落區(qū)域中墜落位置的墜落防護(hù)現(xiàn)狀主要為：安裝永久性臨邊護(hù)欄并設(shè)置警示標(biāo)志[4]、在采光帶周邊設(shè)置圍欄并張貼安全警示標(biāo)志[5]等，這些管理要求很早就已提出。但通過(guò)對(duì)索比光伏網(wǎng)、北極星太陽(yáng)能光伏網(wǎng)等媒體發(fā)布的有關(guān)新建成的屋頂分布式光伏電站的文章進(jìn)行調(diào)研，并結(jié)合筆者所在公司自有電站(墜落防護(hù)措施改造前)的實(shí)際情況可以發(fā)現(xiàn)，大部分屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目并未對(duì)屋面邊緣及薄弱區(qū)域進(jìn)行防護(hù)，如圖1 所示。

圖1 某些屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的屋面邊緣和采光帶防護(hù)情況Fig. 1 Protection of rooftop edges and daylighting belts for some rooftop distributed PV power generation projects

從上述情況可以看出，目前絕大部分屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)還處于占領(lǐng)市場(chǎng)的階段，各投資企業(yè)和建設(shè)單位為了更快速建設(shè)項(xiàng)目的同時(shí)花費(fèi)更少的成本，并未考慮屋面的墜落風(fēng)險(xiǎn)，這也是屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目墜落防護(hù)未被普及的主要原因。

2 基于風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)的墜落防護(hù)措施及國(guó)內(nèi)相關(guān)要求

2.1 基于風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)的墜落防護(hù)措施

ISO 45001—2018 在第8.1.2 條中提出了風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)的概念，即“消除危害，減少職業(yè)健康和安全風(fēng)險(xiǎn)”，并在附錄A 中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)的使用給出了詳細(xì)的解釋。依據(jù)此風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)，結(jié)合屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目各場(chǎng)景，繪制了基于風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)的墜落防護(hù)措施圖，如圖2 所示。圖中：PPE 為個(gè)人防護(hù)設(shè)備。

圖2 基于風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)的墜落防護(hù)措施圖Fig. 2 Diagram of fall protection measures based on risk control levels

考慮不同的屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目會(huì)有不同的墜落場(chǎng)景，因此可根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇合適的墜落防護(hù)措施，且在必要時(shí)可以不同防護(hù)措施搭配使用，例如，在坡度較大的屋面建設(shè)的屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，即使安裝工程控制措施后，也可能需要使用生命線和安全帶等PPE 進(jìn)行防護(hù)。

2.2 國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)光伏電站管理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求主要有GB 50794—2012《光伏發(fā)電站施工規(guī)范》、GB/T 35694—2017《光伏發(fā)電站安全規(guī)程》。GB 50794—2012 中第9.1.3 規(guī)定了光伏電站危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)設(shè)置明顯的安全、警示標(biāo)志或隔離帶，但并未就具體的危險(xiǎn)場(chǎng)景和控制措施給出建議。而GB/T 35694—2017 更多的是針對(duì)光伏電站運(yùn)維期間的管理要求，并未針對(duì)墜落防護(hù)給出具體要求。

除上述規(guī)范要求外，參考JGJ 80—2016《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，其第4.2.1 規(guī)定，洞口作業(yè)時(shí)應(yīng)采取墜落防護(hù)措施，主要方式為：1)豎向洞口短邊邊長(zhǎng)小于500 mm時(shí)，在臨空一側(cè)設(shè)置高度不小于1.2 m 的防護(hù)欄桿；2)非豎向洞口短邊邊長(zhǎng)為500～1500 mm 時(shí)，應(yīng)采用蓋板覆蓋或防護(hù)欄桿等措施，并固定牢固。但該規(guī)范針對(duì)屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)的要求較少且不明確，即使參考建筑施工高處作業(yè)的要求，也僅有洞口作業(yè)一條能夠匹配。

由此可見(jiàn)，目前國(guó)內(nèi)尚未有針對(duì)屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的墜落場(chǎng)景和防護(hù)措施的具體定義和要求。因此筆者所在公司對(duì)墜落防護(hù)的安裝實(shí)踐更多是在參考國(guó)內(nèi)現(xiàn)有要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行防護(hù)設(shè)置，當(dāng)然所有防護(hù)措施的設(shè)計(jì)和設(shè)置必須以結(jié)構(gòu)計(jì)算作為支撐。

3 屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目墜落防護(hù)的實(shí)際使用建議

基于前文圖1 的墜落場(chǎng)景、墜落位置及國(guó)內(nèi)相關(guān)要求，在滿足相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，本文提出了適合絕大部分墜落場(chǎng)景的墜落防護(hù)措施，并給出了各種防護(hù)措施的實(shí)際使用建議和案例實(shí)物圖片。

3.1 屋面邊緣或女兒墻較低的邊緣

針對(duì)屋面邊緣或女兒墻較低的邊緣，應(yīng)設(shè)置高度不低于1 m 的硬質(zhì)護(hù)欄，并在屋面邊緣無(wú)阻攔的位置設(shè)置踢腳線、橫桿和頂部欄桿，這些部件兩兩之間的距離應(yīng)不大于50 cm，以確保人員在意外傾倒時(shí)不會(huì)由欄桿間的空隙滑落。踢腳線高度應(yīng)大于10 cm，以防止小件維護(hù)設(shè)備由屋頂滑落后傷人；踢腳線應(yīng)選用鋼絲網(wǎng)，避免大雪天氣時(shí)積雪對(duì)屋頂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不好的影響。護(hù)欄及鋼絲網(wǎng)踢腳線的實(shí)物圖如圖3 所示。

圖3 護(hù)欄及鋼絲網(wǎng)踢腳線的實(shí)物圖Fig. 3 Photos of guardrail and wire mesh skirting

需要注意的是，由于硬質(zhì)護(hù)欄為永久性防護(hù)措施，應(yīng)在光伏組件的排布階段考慮硬質(zhì)護(hù)欄會(huì)產(chǎn)生的陰影遮擋影響，合理排布光伏組件以避免陰影遮擋。

護(hù)欄的材質(zhì)、力學(xué)參數(shù)和結(jié)構(gòu)要求可參考GB 4053.3—2009《固定式鋼梯及平臺(tái)安全要求第3 部分：工業(yè)防護(hù)欄桿及鋼平臺(tái)》中的有關(guān)要求，第4.2 條規(guī)定了防護(hù)欄桿及鋼平臺(tái)采用鋼材的力學(xué)性能不應(yīng)低于Q235-B，并應(yīng)具有碳含量合格保證；第4.3 條規(guī)定了防護(hù)欄桿安裝后頂部欄桿應(yīng)能承受水平方向和垂直方向不小于890 N的集中荷載和不小于700 N/m 的均布荷載，相鄰立柱間的最大撓曲變形應(yīng)不大于跨度的1/250，水平和垂直荷載，以及集中和均布荷載均不疊加；中間欄桿應(yīng)能承受在中點(diǎn)圓周上施加的不小于700 N 的水平集中荷載，最大撓曲變形不大于75 mm；端部或末端立柱應(yīng)能承受在立柱頂部任何方向上施加的890 N 的集中荷載。根據(jù)GB 4053.3—2009 中第5 章的防護(hù)欄桿結(jié)構(gòu)要求，防護(hù)欄桿應(yīng)采用包括扶手(頂部欄桿)、中間欄桿(橫桿)和立柱的結(jié)構(gòu)形式，或采用其他等效的結(jié)構(gòu)；防護(hù)欄桿各構(gòu)件的布置應(yīng)確保中間欄桿(橫桿)與上下構(gòu)件間形成的空隙間距不大于500 mm，構(gòu)件的設(shè)置應(yīng)阻止攀爬。

3.2 采光帶位置

針對(duì)采光帶，應(yīng)依據(jù)采光帶的實(shí)際寬度和長(zhǎng)度設(shè)置金屬防護(hù)網(wǎng)，如圖4 所示。防護(hù)網(wǎng)應(yīng)將采光帶完全覆蓋并固定牢固，以確保人員意外傾倒時(shí)不會(huì)從采光帶或洞口墜落。但需要注意的是，采光帶防護(hù)網(wǎng)的目的是防止人員意外傾倒，嚴(yán)禁有意踩踏，因此還需要額外添加警示標(biāo)志，明確嚴(yán)禁踩踏。

圖4 采光帶防護(hù)網(wǎng)的實(shí)物圖Fig. 4 Photo of protective net of daylighting belt

防護(hù)網(wǎng)的樣式可選擇方形，絲徑需要不小于3 mm，材質(zhì)可選用鍍鋅鋼材質(zhì)，以延長(zhǎng)使用壽命。力學(xué)性能上，防護(hù)網(wǎng)應(yīng)能通過(guò)“1200 J 能量測(cè)試”(該測(cè)試為歐洲類似項(xiàng)目使用的防護(hù)網(wǎng)的傳統(tǒng)測(cè)試)[6]，以確保能承受屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目施工人員和運(yùn)維人員意外傾倒時(shí)的沖擊。

3.3 采光帶過(guò)寬且過(guò)長(zhǎng)的位置

為了減少屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目施工人員和運(yùn)維人員在屋面行走的距離，從而降低人員意外傾倒的風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)采光帶過(guò)寬且過(guò)長(zhǎng)的位置，應(yīng)設(shè)置跨采光帶硬質(zhì)走道板，如圖5 所示。

圖5 跨采光帶硬質(zhì)走道板的實(shí)物圖Fig. 5 Photo of rigid walkway board across daylighting belt

跨采光帶硬質(zhì)走道板的具體寬度不應(yīng)小于施工人員雙腳站立的寬度的兩倍，以確保施工人員或運(yùn)維人員能夠順利安全的通過(guò)采光帶上方而不發(fā)生墜落。走道板的材質(zhì)和力學(xué)性能可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，由結(jié)構(gòu)工程師確定。

3.4 小結(jié)

以上提出的在屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目中實(shí)際使用的措施均為永久墜落防護(hù)措施。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和驗(yàn)證，這些永久墜落防護(hù)措施有效降低了施工人員、運(yùn)維人員及臨時(shí)參觀人員的墜落風(fēng)險(xiǎn)，并且在確保安全的前提下，有效提升了項(xiàng)目的施工進(jìn)度，以及運(yùn)維的精度和速度。

但由于國(guó)內(nèi)還未針對(duì)屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中涉及的所有墜落防護(hù)制定專門的標(biāo)準(zhǔn)，即尚未將墜落防護(hù)的要求標(biāo)準(zhǔn)化，比如采光帶防護(hù)。因此，各分布式光伏電站投資公司在設(shè)計(jì)和建造屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目時(shí)，僅通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算選擇或設(shè)置墜落防護(hù)措施，并無(wú)經(jīng)第三方認(rèn)證的實(shí)際具體數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐，導(dǎo)致各公司所選擇或設(shè)置的墜落防護(hù)措施的效果和性能參差不齊。

4 結(jié)論

本文探討了中國(guó)屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目墜落防護(hù)的現(xiàn)狀，對(duì)不同墜落場(chǎng)景下基于風(fēng)險(xiǎn)控制等級(jí)的墜落防護(hù)措施及相關(guān)要求進(jìn)行了分析，給出了具體的防護(hù)方式和建議。

期望本文的探索和實(shí)踐能為屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的墜落防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化提供更多思路。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，材料成本會(huì)逐漸降低，安裝便捷且經(jīng)過(guò)第三方認(rèn)證的模塊化的墜落防護(hù)措施也會(huì)應(yīng)運(yùn)而生，屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的墜落防護(hù)要求也會(huì)變得愈加完善。