浅谈应急照明集中电源容量的计算

浅谈应急照明集中电源容量的计算

戴慷慷

浙江嘉华建筑设计研究院有限公司     浙江 温州     325200

摘要：阐述如何根据现有产品型号正确选择应急照明系统内集中电源容量。

关键词：应急照明；集中电源容量选择；消防应急照明和疏散指示系统技术标准

0.前言

随着《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB51309-2018的实施，在规范的引导下，集中电源供电方式的应急照明系统越来越普及，由于市面上产品模块化和规范化，产品的型号和容量变得固定。由于规范并没有提供集中电源容量选择的公式，部分设计人员仅根据计算功率和规范要求选择部分非标产品，以满足规范要求，却忘记了实际产品的特性和蓄电池的特性，给施工采购带来了巨大的浪费。因此如何在设计层面给施工采购一个正确的引导同时如何正确的选择集中电源成为了必须。

根据以上实际情况的发生，笔者通过总结规范中的要求和相应的国家图集，对集中电源容量计算和选择提出自己的见解。

1关于集中电源的供电持续时间的要求

根据《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB51309-2018-3.2.4条要求：“1.建筑高度大于100m的民用建筑，不应小于1.5h；2 医疗建筑、老年人建筑、总建筑面积大于100000㎡的公共建筑和总建筑面积大于20000㎡的地下、半地下建筑，不应少于1.0h；

3 其他建筑，不应少于0.5h；4 城市交通隧道应符合下列规定：1) 一、二类隧道不应小于1.5h，隧道端口外接的站房不应小于2.0h；2) 三、四隧类道不应小于1.0h，隧道端口外接的站房不应小于1.5h；5 本条1～4款规定场所中，当按照本标准第3.6.6条的规定设计时，持续工作时间应分别增加设计文件规定的灯具持续应急点亮时间；6 集中电源的蓄电池组和灯具自带蓄电池达到使用寿命周期后标称的剩余容量应保证放电时间满足本条第1款～第5款规定的持续工作时间6且集中电源的蓄电池组和灯具自带蓄电池达到使用寿命周期后标称的剩余容量应保证放电时间满足本条第1款～第5款规定的持续工作时间。”

以上规范不但对初始安装容量蓄电池供电时间提出了要求，也对衰减后剩余容量的持续放电时间提出了要求。故设计人员在设计时候，不单要注明集中电源功率，也需要标注持续时间，否则无无法让采购人员正确采购；同时根据以上规范和图集19D702-7,应能明确火灾情况下持续应急时间，和非火灾情况下持续应急时间。但市面上集中电源型号除了标注电功率外，绝大部分产品的持续供电时间为1.5h，而部分建筑并不需要1.5h的产品。遇到此情况是根据设计标注要求施工定制非标产品，还是仅仅满足电功率要求而选择应急时间远大于规范要求的产品成为两难的问题。其实两种方式都不符合合理设计的理念，因此正确合理计算集中电源容量成为必须。

2.关于蓄电池的常用参数

集中电源本质就是蓄电池，要合理计算集中电源的容量，我们需要对蓄电池的几个概念进行了解。

a.蓄电池的容量：蓄电池的容量是在规定条件下放出的电荷多少，一般采用蓄电池放电率和放电时间标称蓄电池的容量（单位:A·h)。如：20A·H,就是放电1安培，可以维持20小时，放电2安培可以维持10小时。

b.蓄电池的放电终止电压：蓄电池在放电过程中电量消耗过大，势必造成充电伊始要提供更大的充电电流;当充电回路的电气保护设置不合理时，很容易因充电回路的过流等原因导致系统存在电气火灾故障隐患。因为为了安全性能GB 17945规定“应急照明集中电源采用免维护铅酸蓄电池时，蓄电池的放电终止电压不应小于额定电压的85%;采用其他蓄电池或蓄电池组时，蓄电池或蓄电池组的放电终止电压不应小于额定电压的80 %”。由此可见，在计算蓄电池容量时，应考虑预留一定比例的电量。

c.蓄电池的衰减：一般蓄电池的容量从蓄电池生产制造结束即开始衰减，蓄电池的循环充放电次数和环境温度是蓄电池容量衰减的主要因素。不同类别蓄电池循环充放电次数的容量衰减比率曲线不同，根据广泛数据可得集中电源在寿命周期内的最大衰减系数d，镍氢、锂蓄电池为 50%~60%，铅酸蓄电池为 60%~70%。由于密闭型免维护铅酸蓄电池的广泛应用，一般厂家均采用铅酸蓄电池作为集中电源。

d、集中电源的额定配接功率：应急照明集中电源能够配接灯具的最大额定功率总和，且额定配接功率不应大于最大输出功率的80 %，应急照明集中电源配接灯具的这种恒功率特性，决定了应急照明集中电源的输出功率设计具有不同于其他变配电设备的特殊性。为了在工程应用过程环节有效避免因配接灯具功率过大而导致应急照明集中电源处于过载状态，即使由于线路损耗导致灯具端的电压降至其额定电压的80 %，应急照明集中电源的实际输出电流也不会超过其额定输出电流。

3.如何考虑集中电源的初装容量

由于《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》提及初装容量的明确定义，且规范要求在用寿命周期后标称的剩余容量应保证放电时间，还有蓄电池的衰减特性和初装容量的特性，笔者将通过具体的推导公式及其过程。

根据蓄电池的容量公式为

                                    式子1

集中电源提供的设备参数采用功率与时间的组合,故式子1变更为

                   式子2

由于集中电源需要满足终止电压的缘故，故我们需要考虑预留不少于80%的容量故式子2变更为

                    式子3

集中电源考虑到最大衰减系数，故式子3更改为

                             式子4

集中电源提供的设备参数采用功率与时间的组合，故可得式子5

                                式子5

根据式子4和式子5整合可得，在电源额定出厂供电时间下，电池额定功率最小值应不小于式子6

                              式子6

式子各个符号的表达含义：

C电池容量 ：蓄电池容量（AH）

I:灯具额定电流（A）

T:规范要求灯具持续供电时间，含火灾状态持续供电时间和非火灾状态持续供电时间(h)

C集中电源容量 ：集中电源电池容量（KW．h）

P额定：灯具所需功率（kW）

U：灯具额定电压(V)

d:电池最大衰减系数（镍氢、锂蓄电池为 50%~60%，铅酸蓄电池为 60%~70%）

P集中电源：集中电源出厂额定功率(KW)

T集中电源：集中电源出厂额定时间(h)

4.案例举例计算

选取某总建筑面积小于1万平方米的多层办公建筑为例，以其中某一防火分区应急照明为例，其应急灯具总功率拟为0.3kW，按规范要求供电持续时间T不小于0.5小时，非火灾情况下主电源断电持续时间t2为0.5h，故T=1h，现在选取某品牌集中电源设备，采用铅酸电池，型号有0.18kw，0.29kw，0.6kw，0.8kw，其供电持续时间均为1.5小时，根据式子6我们可以得的一下结论

故可得，我们应选取不小于0.625kw的集中电源产品，故选取额定功率为0.8kw，供电时间为1.5小时的产品，即可满足采购要求而不需要额外定制。

5结语

随着集中电源型应急照明系统的普及，笔者在工程中遇到相应的疑问，通过规范的总结得到了以上集中电源的计算公式，如何根据实际情况合理选择集中电源容量，是保证项目合理设计的重要环节之一。

由于市面上产品的规范化和模块化，在实际工程并没有太多机会允许设计人员根据实际情况定制所需产品；在根据市面上已有的产品参数，同时又遵守国家规范的前提下，合理选择集中电源的容量，笔者通过以上内容给身为设计人员的自己一个解决方案。

[参考文献]

[1]《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019;

[2]《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB51309-2018;

[3]《消防应急照明和疏散指示系统》编委组．四川科学技术出版社；

[4]《应急照明设计与安装》19D702-7；