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綜合性醫(yī)院消防電氣設(shè)計(jì)
綜合性醫(yī)院消防電氣設(shè)計(jì)
【摘 要】本文從醫(yī)院消防電氣設(shè)備的分類開(kāi)始，概述了消防電源系統(tǒng)的組成及消防電源的負(fù)荷特性，在滿足消防電源可靠性的 提下，闡述了消防應(yīng)急電源設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。
【關(guān)鍵詞】消防設(shè)備 消防電源 負(fù)荷特性 發(fā)電機(jī)組容量
引 言
消防責(zé)任重于泰山，尤其是醫(yī)院建筑對(duì)消防的要求 高，無(wú)論是從設(shè)計(jì)、審批、審查，還是施工、竣工驗(yàn)收等環(huán)節(jié)都把關(guān)很?chē)?yán)。
醫(yī)院建筑消防重要的方面便是對(duì)電氣供配電系統(tǒng)、電氣設(shè)備等的設(shè)計(jì)要求上。
電氣設(shè)計(jì)工程師 定要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)范，及當(dāng)?shù)叵啦块T(mén)對(duì)消防的特殊要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保醫(yī)院建筑消防電氣安全可靠。
1.醫(yī)院消防電氣設(shè)備的分類
醫(yī)院消防用電設(shè)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(shè)施、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)、應(yīng)急照明、疏散指示標(biāo)志和電動(dòng)的防火門(mén)、窗、卷簾、閥門(mén)等。
醫(yī)院是治病救人的場(chǎng)所，人員密度 ，且病人本身都是不便逃生的弱勢(shì)群體，消防電氣設(shè)計(jì)時(shí)，一定要嚴(yán)格按照電氣設(shè)備的分類對(duì)消防電源、配電系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，確保消防電氣的安全、可靠運(yùn)行。
2.消防電源及其配電系統(tǒng)的組成
高層醫(yī)院建筑消防電源及其配電系統(tǒng)，由電源、配電部分和用電設(shè)備三部分組成。
消防電源往往有幾 不同用途的獨(dú)立電源，以一定的方式相互聯(lián)結(jié)起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行供電，可提高供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性[2]。
消防電源一般可按照其供電范圍和時(shí)間的不同，分為主電源和應(yīng)急電源兩類。
主電源指電力系統(tǒng)電源，應(yīng)急電源可由柴油發(fā)電機(jī)組或蓄電池?fù)?dān)任。
對(duì)停電時(shí)間要求特別嚴(yán)格的用電設(shè)備，還可采用不停電電源(UPS)進(jìn)行連續(xù)供電。
配電部分是從電源到用電設(shè)備的中間環(huán)節(jié)，其作用是對(duì)電源進(jìn)行保護(hù)監(jiān)視、分配轉(zhuǎn)換、控制和向消防設(shè)備輸配電能。
配電裝置有：變電所內(nèi)低壓開(kāi)關(guān)柜、發(fā)電機(jī)配電屏、動(dòng)力配電箱、照明配電箱、應(yīng)急電源切換開(kāi)關(guān)箱和配電干線及支線線路。
配電裝置應(yīng)設(shè)在不燃區(qū)域內(nèi)，設(shè)在防火分區(qū)內(nèi)要有耐火結(jié)構(gòu)。
在低壓配電系統(tǒng)中，消防設(shè)備配電均應(yīng)采用放射式配電接線方式，該配電方式可靠性高。
其特點(diǎn)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(shè)備或動(dòng)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(shè)備配電線路應(yīng)滿足火災(zāi)時(shí)連續(xù)供電的需要：暗敷時(shí)應(yīng)穿管并應(yīng)付設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)且保護(hù)層厚度部應(yīng)小于30mm;明敷時(shí)應(yīng)穿有防火保護(hù)的金屬管或有防火保護(hù)的封閉式金屬線槽;當(dāng)采用阻燃或耐火電纜時(shí)，在電纜井、電纜溝內(nèi)可不采取防火保護(hù)措施;當(dāng)采用礦物絕緣類不燃型電纜時(shí)，可直接敷設(shè);宜與其他配電線路分開(kāi)敷設(shè);當(dāng)可敷設(shè)在同一井溝內(nèi)時(shí)，宜分別布置在井溝的兩側(cè)。
在實(shí)施消防線路選型設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先對(duì)工程和消防用電設(shè)備的火災(zāi)延續(xù)時(shí)間和火災(zāi)發(fā)生期間的最少連續(xù)供電時(shí)間進(jìn)行評(píng)估調(diào)查確定，并據(jù)此按線路耐火極限應(yīng)大于火災(zāi)延續(xù)時(shí)間的原則選定線纜的防火形式。
3.消防電源的負(fù)荷特性
高層醫(yī)院建筑用電負(fù)荷主要有以下幾類：
3.1 給排水動(dòng)力負(fù)荷 包括消火栓泵、噴淋泵、排水泵、生活水泵等，占設(shè)備總?cè)萘考s25%，年用電比率約為20%，專用消防水泵按一級(jí)負(fù)荷供電。
3.2 防排煙動(dòng)力負(fù)荷 主要包括排煙風(fēng)機(jī)、排煙兼排風(fēng)機(jī)、正壓風(fēng)機(jī)、新風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)。
屬于消防系統(tǒng)使用的防排煙風(fēng)機(jī)用電按一級(jí)負(fù)荷供電。
3.3 冷凍機(jī)組動(dòng)力負(fù)荷 現(xiàn)代高層醫(yī)院建筑，冷凍機(jī)組占設(shè)備總?cè)萘考s45%，可按三級(jí)負(fù)荷供電。
3.4 電梯負(fù)荷 包括消防電梯、客梯、病床梯、貨梯，消防電梯用電按一級(jí)負(fù)荷供電，其他按二級(jí)負(fù)荷供電。
3.5 照明負(fù)荷 火災(zāi)疏散照明、重要的消防設(shè)備用房，以及手術(shù)部、監(jiān)護(hù)病房、急診部、產(chǎn)房、嬰兒室等重要的醫(yī)療用房，照明按一級(jí)負(fù)荷供電。
3.6 弱電設(shè)備負(fù)荷 主要包括消防控制中心、安保中心、程控交換機(jī)房、計(jì)算機(jī)中心、衛(wèi)星電視及共用天線電視系統(tǒng)，按一級(jí)負(fù)荷供電。
3.7 醫(yī)用氣體設(shè)備 主要包括供氧吸引機(jī)房，如有條件可考慮按二級(jí)負(fù)荷供電。
3.8 醫(yī)技用房電力負(fù)荷 血透室、CT室、中心血庫(kù)、高壓氧艙、加速器機(jī)房、配血室用電，按一級(jí)負(fù)荷供電。
4.應(yīng)急電源的設(shè)計(jì)
消防用電設(shè)備除正常時(shí)有主電源供電外，火災(zāi)時(shí)應(yīng)有應(yīng)急電源供電。
當(dāng)主電源不論何因在火災(zāi)中停電時(shí)，應(yīng)急電源應(yīng)能自動(dòng)投入，以保證消防用電的可靠性。
應(yīng)急電源與主電源之間應(yīng)有一定的電氣鏈鎖關(guān)系。
當(dāng)主電源運(yùn)行時(shí)應(yīng)急電源不允許工作，一旦主電源失電，應(yīng)急電源必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)投入運(yùn)行。
為了提高柴油發(fā)電機(jī)組的利用率和備用能力，設(shè)計(jì)時(shí)將部分非消防負(fù)荷接于應(yīng)急母線上， 樣在非火災(zāi)停電時(shí)則可啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)向其所連接的用電設(shè)備供電。
發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力必須滿足應(yīng)急母線所有裝接負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行的要求;為確保發(fā)電機(jī)啟動(dòng)消防用電動(dòng)機(jī)的能力，可采取應(yīng)急母線所有供電回路分離脫扣的方法，當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后將非消防負(fù)荷從應(yīng)急母線上自動(dòng)切除。
4.1 消防應(yīng)急電源的設(shè)置 高層醫(yī)院建筑一般都設(shè)有地下室，發(fā)電機(jī)房通常設(shè)在地下一層，盡量避免設(shè)在地下二層。
機(jī)房必須有一面外墻，為熱風(fēng)管道和排煙管道導(dǎo)出室外創(chuàng)造必要條件。
外墻應(yīng)避開(kāi)建筑物的正立面及主入口，以免排煙排風(fēng)對(duì)建筑物總體造成影響。
發(fā)電×機(jī)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(yùn)行管理。
4.2 發(fā)電機(jī)組容量的選擇 發(fā)電機(jī)組容量的選擇在初步設(shè)計(jì)階段可按估算法，對(duì)醫(yī)院建筑可按建筑面積的15W/m2 ，或按變壓器容量的20%來(lái)估算;或者按發(fā)電機(jī)組直接啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的能力來(lái)選擇，參 如下：發(fā)電機(jī)額定功率40kW及以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率小于28kW;發(fā)電機(jī)額定功率50～75kW時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率30kW;發(fā)電機(jī)額定功率90～120kW時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率55kW;發(fā)電機(jī)額定功率150～200kW時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率75kW;發(fā)電機(jī)額定功率250～320kW時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率100kW。
還有一種方法，即按火災(zāi)時(shí)投入的最大消防尖峰負(fù)荷選擇。
發(fā)電機(jī)組是一個(gè)有限容量的供電電源，其容量必須滿足在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，使消防用電設(shè)備工作的必要容量。
一般在消防負(fù)荷投入大的情況下，以保證發(fā)電機(jī)端電壓瞬時(shí)壓降不大于額定電壓的15%～20%，把投入的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)起來(lái)，而又不影響其他裝接負(fù)荷的正常工作為宜。
如按直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)容量來(lái)選擇發(fā)電機(jī)，勢(shì)必造成機(jī)組容量選的過(guò)大，很不經(jīng)濟(jì)。
4.3 裝接負(fù)荷的總?cè)萘坑?jì)算公式 Sf1=(∑Pe/ηPCOSΦP)×K(KVA)公式中Sf1為設(shè)備所需的發(fā)電機(jī)容量(KVA);∑Pe為設(shè)備的額定總?cè)萘?KW);K為設(shè)備的需要系數(shù);ηP為設(shè)備的平均效率;COSΦP為設(shè)備的平均功率因數(shù);當(dāng)設(shè)備的特性不清楚時(shí)，可取ηP=0.85，COSΦP= 0.8，K=1.0進(jìn)行估算。
4.4 滿足母線電壓降的發(fā)電機(jī)組容量計(jì)算公式 Sf2=[Pem×β×C×X′d，× (100-dV)/dV]= K1×Pem (KVA)公式中Sf2位發(fā)電機(jī)容量(KVA);Pem為負(fù)載電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)組中具有最大啟動(dòng)KVA的電動(dòng)機(jī)額定總?cè)萘?KW);β為電動(dòng)機(jī)1 KW額定容量需要的啟動(dòng)KVA數(shù)值;C為由電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式?jīng)Q定的系數(shù);X′d為發(fā)電機(jī)常數(shù);dV為投入Pem額定容量電動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)電機(jī)允許的電壓降，一般dV=20%～25%，K1=7.2。
參考文獻(xiàn)
[1] 肖奇志 電氣施工圖審查常見(jiàn)問(wèn)題綜述.建筑電氣，2007;26(6)：26-30
[2] 蔣永琨 高層建筑消防設(shè)計(jì)手冊(cè).上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1995;986：074
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