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【摘要】 本文从医院消防电气设备的分类开始，概述了消防电源系统的组成及消防电源的负荷特性，在满足消防电源可靠性的前提下，阐述了消防应急电源设计的相关内容。
【关键词】 消防设备;消防电源;负荷特性;发电机组容量
消防责任重于泰山，尤其是医院建筑对消防的要求更高，无论是从设计、审批、审查，还是施工、竣工验收等环节都把关很严。医院建筑消防重要的方面便是对电气供配电系统、电气设备等的设计要求上。电气设计工程师一定要严格按设计规范，及当地消防部门对消防的特殊要求进行设计，确保医院建筑消防电气安全可靠。
1 医院消防电气设备的分类
医院消防用电设备有以下几种：消防控制室、消防水泵(消火栓泵、喷淋泵、地下室排水泵等)、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警控制系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等[1]。按照它们的使用状况，可分为四类，见表1。表1 消防设备分类
医院是治病救人的场所，人员密度大，且病人本身都是不便逃生的弱势群体，消防电气设计时，一定要严格按照电气设备的分类对消防电源、配电系统进行科学合理的设计，确保消防电气的安全、可靠运行。
2 消防电源及其配电系统的组成
高层医院建筑消防电源及其配电系统，由电源、配电部分和用电设备三部分组成。消防电源往往有几个不同用途的独立电源，以一定的方式相互联结起来，构成一个电力网络进行供电，可提高供电的可靠性和经济性[2]。消防电源一般可按照其供电范围和时间的不同，分为主电源和应急电源两类。主电源指电力系统电源，应急电源可由柴油发电机组或蓄电池担任。对停电时间要求特别严格的用电设备，还可采用不停电电源(UPS)进行连续供电。配电部分是从电源到用电设备的中间环节，其作用是对电源进行保护监视、分配转换、控制和向消防设备输配电能。配电装置有：变电所内低压开关柜、发电机配电屏、动力配电箱、照明配电箱、应急电源切换开关箱和配电干线及支线线路。配电装置应设在不燃区域内，设在防火分区内要有耐火结构。在低压配电系统中，消防设备配电均应采用放射式配电接线方式，该配电方式可靠性高。其特点是由低压配电的电源母线上，用一条专用的配电线路送至消防用电设备或动力配电箱。配电线路的投入切除及其故障不影响其他线路的正常工作，而其他线路的故障也不影响专用线路正常工作。消防用电设备配电线路应满足火灾时连续供电的需要：暗敷时应穿管并应付设在不燃烧体结构内且保护层厚度部应小于30mm;明敷时应穿有防火保护的金属管或有防火保护的封闭式金属线槽;当采用阻燃或耐火电缆时，在电缆井、电缆沟内可不采取防火保护措施;当采用矿物绝缘类不燃型电缆时，可直接敷设;宜与其他配电线路分开敷设;当可敷设在同一井沟内时，宜分别布置在井沟的两侧。在实施消防线路选型设计时，必须首先对工程和消防用电设备的火灾延续时间和火灾发生期间的最少连续供电时间进行评估调查确定，并据此按线路耐火极限应大于火灾延续时间的原则选定线缆的防火形式。
3 消防电源的负荷特性
高层医院建筑用电负荷主要有以下几类：
3.1 给排水动力负荷 包括消火栓泵、喷淋泵、排水泵、生活水泵等，占设备总容量约25%，年用电比率约为20%，专用消防水泵按一级负荷供电。
3.2 防排烟动力负荷 主要包括排烟风机、排烟兼排风机、正压风机、新风机和排风机。属于消防系统使用的防排烟风机用电按一级负荷供电。
3.3 冷冻机组动力负荷 现代高层医院建筑，冷冻机组占设备总容量约45%，可按三级负荷供电。
3.4 电梯负荷 包括消防电梯、客梯、病床梯、货梯，消防电梯用电按一级负荷供电，其他按二级负荷供电。
3.5 照明负荷 火灾疏散照明、重要的消防设备用房，以及手术部、监护病房、急诊部、产房、婴儿室等重要的医疗用房，照明按一级负荷供电。
3.6 弱电设备负荷 主要包括消防控制中心、安保中心、程控交换机房、计算机中心、卫星电视及共用天线电视系统，按一级负荷供电。
3.7 医用气体设备 主要包括供氧吸引机房，如有条件可考虑按二级负荷供电。
3.8 医技用房电力负荷 血透室、CT室、中心血库、高压氧舱、加速器机房、配血室用电，按一级负荷供电。
4 应急电源的设计
消防用电设备除正常时有主电源供电外，火灾时应有应急电源供电。当主电源不论何因在火灾中停电时，应急电源应能自动投入，以保证消防用电的可靠性。应急电源与主电源之间应有一定的电气链锁关系。当主电源运行时应急电源不允许工作，一旦主电源失电，应急电源必须在规定时间内投入运行。为了提高柴油发电机组的利用率和备用能力，设计时将部分非消防负荷接于应急母线上，这样在非火灾停电时则可启动柴油发电机向其所连接的用电设备供电。发电机的发电能力必须满足应急母线所有装接负荷连续运行的要求;为确保发电机启动消防用电动机的能力，可采取应急母线所有供电回路分离脱扣的方法，当火灾确认后将非消防负荷从应急母线上自动切除。
4.1 消防应急电源的设置 高层医院建筑一般都设有地下室，发电机房通常设在地下一层，尽量避免设在地下二层。机房必须有一面外墙，为热风管道和排烟管道导出室外创造必要条件。外墙应避开建筑物的正立面及主入口，以免排烟排风对建筑物总体造成影响。发电×机房要靠近建筑物的变电所，以便接线，减少金属和电能损耗，也便于运行管理。
4.2 发电机组容量的选择 发电机组容量的选择在初步设计阶段可按估算法，对医院建筑可按建筑面积的15W/m2 ,或按变压器容量的20%来估算;或者按发电机组直接启动异步电动机的能力来选择，参数如下：发电机额定功率40kW及以下时，电动机功率小于28kW;发电机额定功率50～75kW时，电动机功率30kW;发电机额定功率90～120kW时，电动机功率55kW;发电机额定功率150～200kW时，电动机功率75kW;发电机额定功率250～320kW时，电动机功率100kW。
还有一种方法，即按火灾时投入的最大消防尖峰负荷选择。发电机组是一个有限容量的供电电源，其容量必须满足在发生火灾时，使消防用电设备工作的必要容量。一般在消防负荷投入大的情况下，以保证发电机端电压瞬时压降不大于额定电压的15%～20%，把投入的电动机拖动起来，而又不影响其他装接负荷的正常工作为宜。如按直接起动电动机的启动容量来选择发电机，势必造成机组容量选的过大，很不经济。
4.3 装接负荷的总容量计算公式 Sf1=(∑Pe/ηPCOSΦP)×K(KVA)公式中Sf1为设备所需的发电机容量(KVA);∑Pe为设备的额定总容量(KW);K为设备的需要系数;ηP为设备的平均效率;COSΦP为设备的平均功率因数;当设备的特性不清楚时，可取ηP=0.85，COSΦP= 0.8，K=1.0进行估算。
4.4 满足母线电压降的发电机组容量计算公式 Sf2=[Pem×β×C×X′d，× (100-dV)/dV]= K1×Pem (KVA)公式中Sf2位发电机容量(KVA);Pem为负载电动机或电动机组中具有最大启动KVA的电动机额定总容量(KW);β为电动机1 KW额定容量需要的启动KVA数值;C为由电动机启动方式决定的系数;X′d为发电机常数;dV为投入Pem额定容量电动机时，发电机允许的电压降，一般dV=20%～25%，K1=7.2。
【参考文献】
1 肖奇志.电气施工图审查常见问题综述.建筑电气，2007;26(6)：26-30.
2 蒋永琨.高层建筑消防设计手册.上海：同济大学出版社，1995;986：074.