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綜合性醫院消防電氣設計
綜合性醫院消防電氣設計
【摘 要】本文從醫院消防電氣設備的分類開始，概述了消防電源系統的組成及消防電源的負荷特性，在滿足消防電源可靠性的 提下，闡述了消防應急電源設計的相關內容。
【關鍵詞】消防設備 消防電源 負荷特性 發電機組容量
引 言
消防責任重于泰山，尤其是醫院建筑對消防的要求 高，無論是從設計、審批、審查，還是施工、竣工驗收等環節都把關很嚴。
醫院建筑消防重要的方面便是對電氣供配電系統、電氣設備等的設計要求上。
電氣設計工程師 定要嚴格按設計規范，及當地消防部門對消防的特殊要求進行設計，確保醫院建筑消防電氣安全可靠。
1.醫院消防電氣設備的分類
醫院消防用電設備有以下幾 ：消防控制室、消防水泵(消火栓泵、噴淋泵、地下室排水泵等)、消防電梯、防排煙設施、火災自動報警控制系統、應急照明、疏散指示標志和電動的防火門、窗、卷簾、閥門等。
醫院是治病救人的場所，人員密度 ，且病人本身都是不便逃生的弱勢群體，消防電氣設計時，一定要嚴格按照電氣設備的分類對消防電源、配電系統進行科學合理的設計，確保消防電氣的安全、可靠運行。
2.消防電源及其配電系統的組成
高層醫院建筑消防電源及其配電系統，由電源、配電部分和用電設備三部分組成。
消防電源往往有幾 不同用途的獨立電源，以一定的方式相互聯結起來，構成一個電力網絡進行供電，可提高供電的可靠性和經濟性[2]。
消防電源一般可按照其供電范圍和時間的不同，分為主電源和應急電源兩類。
主電源指電力系統電源，應急電源可由柴油發電機組或蓄電池擔任。
對停電時間要求特別嚴格的用電設備，還可采用不停電電源(UPS)進行連續供電。
配電部分是從電源到用電設備的中間環節，其作用是對電源進行保護監視、分配轉換、控制和向消防設備輸配電能。
配電裝置有：變電所內低壓開關柜、發電機配電屏、動力配電箱、照明配電箱、應急電源切換開關箱和配電干線及支線線路。
配電裝置應設在不燃區域內，設在防火分區內要有耐火結構。
在低壓配電系統中，消防設備配電均應采用放射式配電接線方式，該配電方式可靠性高。
其特點是由低壓配電的電源母線上，用一條專用的配電線路送至消防用電設備或動力配電箱。
配電線路的投入切除及其故障不影響其他線路的正常工作，而其他線路的故障也不影響專用線路正常工作。
消防用電設備配電線路應滿足火災時連續供電的需要：暗敷時應穿管并應付設在不燃燒體結構內且保護層厚度部應小于30mm;明敷時應穿有防火保護的金屬管或有防火保護的封閉式金屬線槽;當采用阻燃或耐火電纜時，在電纜井、電纜溝內可不采取防火保護措施;當采用礦物絕緣類不燃型電纜時，可直接敷設;宜與其他配電線路分開敷設;當可敷設在同一井溝內時，宜分別布置在井溝的兩側。
在實施消防線路選型設計時，必須首先對工程和消防用電設備的火災延續時間和火災發生期間的最少連續供電時間進行評估調查確定，并據此按線路耐火極限應大于火災延續時間的原則選定線纜的防火形式。
3.消防電源的負荷特性
高層醫院建筑用電負荷主要有以下幾類：
3.1 給排水動力負荷 包括消火栓泵、噴淋泵、排水泵、生活水泵等，占設備總容量約25%，年用電比率約為20%，專用消防水泵按一級負荷供電。
3.2 防排煙動力負荷 主要包括排煙風機、排煙兼排風機、正壓風機、新風機和排風機。
屬于消防系統使用的防排煙風機用電按一級負荷供電。
3.3 冷凍機組動力負荷 現代高層醫院建筑，冷凍機組占設備總容量約45%，可按三級負荷供電。
3.4 電梯負荷 包括消防電梯、客梯、病床梯、貨梯，消防電梯用電按一級負荷供電，其他按二級負荷供電。
3.5 照明負荷 火災疏散照明、重要的消防設備用房，以及手術部、監護病房、急診部、產房、嬰兒室等重要的醫療用房，照明按一級負荷供電。
3.6 弱電設備負荷 主要包括消防控制中心、安保中心、程控交換機房、計算機中心、衛星電視及共用天線電視系統，按一級負荷供電。
3.7 醫用氣體設備 主要包括供氧吸引機房，如有條件可考慮按二級負荷供電。
3.8 醫技用房電力負荷 血透室、CT室、中心血庫、高壓氧艙、加速器機房、配血室用電，按一級負荷供電。
4.應急電源的設計
消防用電設備除正常時有主電源供電外，火災時應有應急電源供電。
當主電源不論何因在火災中停電時，應急電源應能自動投入，以保證消防用電的可靠性。
應急電源與主電源之間應有一定的電氣鏈鎖關系。
當主電源運行時應急電源不允許工作，一旦主電源失電，應急電源必須在規定時間內投入運行。
為了提高柴油發電機組的利用率和備用能力，設計時將部分非消防負荷接于應急母線上， 樣在非火災停電時則可啟動柴油發電機向其所連接的用電設備供電。
發電機的發電能力必須滿足應急母線所有裝接負荷連續運行的要求;為確保發電機啟動消防用電動機的能力，可采取應急母線所有供電回路分離脫扣的方法，當火災確認后將非消防負荷從應急母線上自動切除。
4.1 消防應急電源的設置 高層醫院建筑一般都設有地下室，發電機房通常設在地下一層，盡量避免設在地下二層。
機房必須有一面外墻，為熱風管道和排煙管道導出室外創造必要條件。
外墻應避開建筑物的正立面及主入口，以免排煙排風對建筑物總體造成影響。
發電×機房要靠近建筑物的變電所，以便接線，減少金屬和電能損耗，也便于運行管理。
4.2 發電機組容量的選擇 發電機組容量的選擇在初步設計階段可按估算法，對醫院建筑可按建筑面積的15W/m2 ，或按變壓器容量的20%來估算;或者按發電機組直接啟動異步電動機的能力來選擇，參 如下：發電機額定功率40kW及以下時，電動機功率小于28kW;發電機額定功率50～75kW時，電動機功率30kW;發電機額定功率90～120kW時，電動機功率55kW;發電機額定功率150～200kW時，電動機功率75kW;發電機額定功率250～320kW時，電動機功率100kW。
還有一種方法，即按火災時投入的最大消防尖峰負荷選擇。
發電機組是一個有限容量的供電電源，其容量必須滿足在發生火災時，使消防用電設備工作的必要容量。
一般在消防負荷投入大的情況下，以保證發電機端電壓瞬時壓降不大于額定電壓的15%～20%，把投入的電動機拖動起來，而又不影響其他裝接負荷的正常工作為宜。
如按直接起動電動機的啟動容量來選擇發電機，勢必造成機組容量選的過大，很不經濟。
4.3 裝接負荷的總容量計算公式 Sf1=(∑Pe/ηPCOSΦP)×K(KVA)公式中Sf1為設備所需的發電機容量(KVA);∑Pe為設備的額定總容量(KW);K為設備的需要系數;ηP為設備的平均效率;COSΦP為設備的平均功率因數;當設備的特性不清楚時，可取ηP=0.85，COSΦP= 0.8，K=1.0進行估算。
4.4 滿足母線電壓降的發電機組容量計算公式 Sf2=[Pem×β×C×X′d，× (100-dV)/dV]= K1×Pem (KVA)公式中Sf2位發電機容量(KVA);Pem為負載電動機或電動機組中具有最大啟動KVA的電動機額定總容量(KW);β為電動機1 KW額定容量需要的啟動KVA數值;C為由電動機啟動方式決定的系數;X′d為發電機常數;dV為投入Pem額定容量電動機時，發電機允許的電壓降，一般dV=20%～25%，K1=7.2。
參考文獻
[1] 肖奇志 電氣施工圖審查常見問題綜述.建筑電氣，2007;26(6)：26-30
[2] 蔣永琨 高層建筑消防設計手冊.上海：同濟大學出版社，1995;986：074
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