浅谈医疗建筑中应急电源设置

2021-03-18龙君

现代建筑电气 2021年1期

关键词：发电机组柴油电源

龙君

[同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司, 上海 200092]

0 引言

为保证医疗建筑的可靠平稳运行,应急电源系统是保证医疗建筑供电可靠性的重要一环。应急电源系统主要为一级负荷中特别重要负荷设置,包含应急柴油发电机组、不间断电源(UPS)装置、应急照明蓄电池EPS装置等。

本文介绍了医疗项目中除消防负荷外的医疗工艺和医院运营相关的应急电源系统中柴油发电机组和UPS的设置。

1 医疗项目自动恢复时间要求

JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》[1]表3.0.2“医疗场所及设施的类别划分与要求自动恢复供电的时间”中规定,急诊抢救室、血液病房净化室、产房、烧伤病房、ICU、早产儿室、血液透析室的涉及生命安全的设备及照明的自动恢复供电时间≤0.5 s;续表3.0.2中规定,手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、心血管造影检查室、大型生化仪器的涉及生命安全的设备及照明的自动恢复供电时间≤0.5 s。对于自动恢复时间≤0.5 s的负荷,应设置UPS装置,以保证供电可靠性。

GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》[2]中第6.3.3条规定:为信息网络系统供电时,UPS的额定输出功率应大于信息网络设备额定功率总和的1.2倍;对其他用电设备供电时,其额定输出功率应为最大计算负荷的1.3倍。根据此规定,可以计算出UPS装置的额定输出功率。

2 应急电源持续供电时间

JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》中第4.4.1条规定,三级医院应设置应急柴油发电机组,二级医院宜设置应急柴油发电机组;第4.4.5条规定,柴油发电机组的选择应符合下列规定:对于柴油发电机组的供油时间,三级医院应大于24 h,二级医院宜大于12 h,二级以下医院宜大于3 h;柴油发电机组应配有电压自动调整装置、快速自起动装置及电源自动切换装置,当正常供电电源中断供电时应能自动起动,并应在15 s内向规定的用电负载供电,当正常供电电源恢复供电后应延时切换并停机;第4.4.6条要求,中断供电时间≤0.5 s的一级负荷中特别重要的负荷应设UPS。

根据以上规范要求可知,三级医院的应急电源持续供电时间不小于24 h,二级医院宜大于12 h,二级以下医院宜大于3 h。为满足医院重要负荷的自动恢复供电时间要求,各级医院应急电源设置如表1所示。

表1 各级医院应急电源设置

根据JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》中第4.4.7条规定,应急电源为柴油发电机组时,UPS装置的应急供电时间不应小于15 min。对于二级、三级医院12 h以上的应急电源持续供电时间,采用大容量柴油储罐来满足应急电源供电时间是相对经济且满足规范要求的选择。另外,因为柴油发电机起动需要15 s的时间向重要用电负载供电,对于自动恢复供电时间小于0.5 s的负载,应采用UPS作为柴油发电机组起动前的应急电源供电过渡[3]。

3 应急电源形式选择

选择柴油发电机组时,应根据柴油发电机组负载种类来确定柴油发电机组等级。柴油发电机组性能等级如表2所示。

表2 柴油发电机组性能等级

对于一般民用建筑设计,使用较多的是G2级柴油发电机组;对于常规医院项目,建议采用G3级柴油发电机组[4]。

选择UPS时应考虑规范要求和产品特点。

(1)根据JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》第4.4.6条要求,中断供电时间≤0.5 s的一级负荷中特别重要的负荷,应设UPS(宜为在线式)。

(2)UPS装置分为在线式和后备式两种。后备式在市电正常时直接由市电向负载供电,当市电故障时通过转换开关转为电池组为负载供电,供电转换有切换时间,不能满足自动恢复供电时间小于0.5 s的要求。在线式在市电正常时,由市电通过逆变器向负载提供交流电,在市电故障时由电池组提供供电,逆变器始终处于工作状态,保证无间断输出,无切换时间,特别适合对电源要求较高的场合。

(3)设置UPS的负荷均为一级负荷中特别重要的负荷,建议选择在线式[5]。

4 设计实例

上海某三级医院总建筑面积约为32 205 m2,其中地上建筑面积为19 605 m2,地下建筑面积为12 600 m2。其中,-1F为设备用房、民防急救医院和停车库,1F为住院大厅及食堂餐厅,2F为大型医技设备机房,3F为DSA和检验科,4F～12F为病房区。

4.1 供配电系统

由市政提供两路10 kV电源供电,并设置柴油发电机作为备用电源。当一路电源发生故障时,另一路电源不应同时受到损坏。10 kV市政电源发生故障时,15 s内自起动应急柴油发电机组,以保证一级负荷中特别重要负荷的供电可靠性。

4.2 应急电源系统(除消防)设置

(1)应急柴油发电机组。-1F设置1处柴油发电机房,机房内设柴油机组1套,为该项目中一级负荷中特别重要负荷提供应急电源。

(2)UPS。火灾自动报警控制系统、重要通信机房、安保系统、紧急广播系统等除采用双电源末端切换外,还设置UPS,以保障其供电可靠性。UPS由弱电承包商提供,连续供电时间不少于15 min或根据设备要求。

(3)医疗UPS装置。根据规范要求,DSA、大型生化仪器、重症监护室等重要医疗设备、涉及生命安全的电气设备及照明均设置UPS配电系统,以保障其供电可靠性,连续供电时间不小于15 min。另外,UPS均自带检修旁路。

4.3 UPS设置

各科室UPS装置设置情况如表3所示。

表3 各科室UPS装置设置情况

UPS装置供配电系统如图1所示。

图1 UPS装置供配电系统

4.4 应急柴油发电机组设置

按稳定负荷计算,重要负荷(需带入柴油发电机组的)和消防负荷容量分别为760 kW、922 kW。根据对比,选择按稳定负荷中的消防负荷功率来计算柴油发电机组容量。根据计算,-1F设置1处柴油发电机房,机房内设750 kW柴油发电机组1套。经查柴油发电机组的产品样本,750 kW柴油发电机组的耗油量为204 L/h,24 h总耗油量为4 896 L,暖通专业室外埋地油罐容量为6 m3,满足24 h耗油量需求。