浅谈UPS 在医院中的设计和应用

肖跃红

（湖南省建筑设计院有限公司，长沙410012）

0 引言

随着医疗行业的快速发展，医疗机构内各种先进的精密医疗电子设备也越来越多，因医疗设备中许多设备中断供电可能会危及患者生命安全，造成医院重大经济损失，故对供电的可靠性要求很高。JGJ 312－2013《医疗建筑电气设计规范》第4.2.1 条中，根据中断供电对生命安全、人身安全、经济损失等所造成的影响程度进行了负荷分级，并根据负荷等级的不同，对市政电源进线及柴油发电机的配置提出了不同要求。 另外，对中断供电时间≤0.5s 的一级负荷中特别重要负荷，要求应设置不间断电源装置（UPS），且宜为在线式。

UPS 不间断电源（Uninterruptible Power System）是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频电源。 因其具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能特性，已成为医疗建筑供电可靠性的强有力补充，笔者有幸参与了几个大中型医院的设计工作，通过这些项目实践，就UPS 如何设计进行了归纳总结。

1 UPS 容量及时间的选择

计算机UPS 装置的额定输出功率选择表达式如式（1）所示。

SEUPS≥1.2S∑ （1）

除计算机外的其他负载UPS 装置的额定输出功率选择表达式如式（2）所示。

SEPS≥1.3S∑ （2）

式中，SEUPS为UPS 装置的额定输出功率，kVA；S∑为同时工作的设备额定容量之和，kVA；SEPS为除计算机外的其他负载UPS 装置的额定输出功率，kVA。

医院各医疗设备对UPS 的容量要求不同，根据对实际项目中工艺提资及对多家医院设备的调研，除有特殊要求外，下列设计数据基本能满足大部分设备的配置要求：ICU、早产儿室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、重症监护室、血液透析室等按每床2kW 计算，每床所需UPS 容量计算如见式（3）所示。

1.3 × 2／0.85 ＝3kVA （3）

产房、烧伤病房、手术室按每间6kW 计算，每间房所需UPS 容量计算如式（4）所示。

1.3 × 6／0.85 ＝9.2kVA （4）

经过取整，每间房所需UPS 容量为10kVA／间。

实际设计中，可根据床位数或手术室数量来计算所需UPS 总容量。 急诊抢救室、血液病房的净化室、大型生化仪器、心血管造影检查室等场所根据实际设备需要配置UPS。

JGJ 312－2013《医疗建筑电气设计规范》第3. 0. 3 条对自备备用电源供电维持时间提出了要求：不小于3h，第4. 4. 7 条对应急电源为柴油发电机组时，不间断电源装置（UPS）的应急供电时间做出了相应规定：不应小于15min。 即当医院采用柴油发电机组作为应急电源时，UPS 仅作为保障市电电源与柴油发电机电源之间平稳切换的过渡电源，其持续供电时间不小于15min 即可。 选择UPS 应急供电时间越长，蓄电池的容量和柜体的数量将会增加，机房面积加大，项目投资相应增加。

2 UPS 装置室的设置及要求

UPS 装置室的位置设置需要满足：（1）宜接近负荷中心，进出线方便；（2）不应设在厨房、浴室、厕所或其他经常积水场所的正下方，且不与上述场所贴邻；（3）当蓄电池采用密封阀控蓄电池时，装置室与蓄电池室可合并设置。

在环境方面需要注意：（1）UPS 装置室应有良好的防尘设施，室内环境温度宜在5 ～30℃，相对湿度宜在35%～85%；（2）UPS 电源装置室应根据蓄电池的安全运行条件和标准及对人体的损害程度，设置通风措施；（3）UPS 不间断电源宜按在线运行连续工作制考虑。

为满足环保要求，UPS 不间断电源装置的本体噪声，在正常运行时不应超过75 dB，小型不间断电源装置不应超过65 dB。

UPS 室使用荷载标准值为8 ～10kN／m2，电池室使用荷载标准值为16kN／m2，医院UPS 间的电池室与UPS 主机室一般放在同一房间，故可按16kN／m2给土建提资。

UPS 室在接地中需要注意：（1）接地型式宜与主体工程的接地型式一致；（2）电源输出端中性点宜接地；（3）接地装置应满足人身安全、设备安全及系统正常运行的要求；（4）机房的工作接地、安全接地、防雷接地等各种接地系统，宜共用一组接地装置，接地电阻按其中最小值确定，一般情况下，取R≤1Ω；（5）各系统的接地应采用单点接地，其系统内宜采用等电位联结措施；（6）机房应设有接地干线和接地端子。

3 案例分析

选取两个医院实例，提供UPS 不同设置时的容量、安装面积和出线距离的比较，以及设备投资、维护管理、可靠性、布线要求、过载能力及运行效率等的比较，如表1 所示。

以某三甲综合医院为第一个例子，其UPS 主要设置在门诊楼的急诊抢救室、急诊ICU、门诊手术室和医技楼的血透室、检验室、手术室（含术前准备室、术后复苏室和麻醉室）。 门诊楼长约220m，宽约50m，其急诊抢救室、急诊ICU、门诊手术室分别位于大楼不同楼层的两端；医技楼长约195m，宽约57m，血透室、检验室、手术室等分别位于不同的楼层，且手术室占据其中整层楼。 表2 ～4 是分区集中设置、集中设置与末端分散设置时所需UPS 容量、机房面积及最远供电距离的比较。

UPS 分区集中设置位置及安装尺寸 表2

UPS 集中设置位置及安装尺寸 表3

UPS 末端分散设置位置及安装尺寸 表3

由上述分析可知，该项目功能复杂，需要UPS供电的设备多且分散，距离远。 如果完全集中设置，虽然机房总面积小，但UPS 供电出线距离长（已经远超低压电缆供电半径要求），线损高、压降大，且出线集中、不利于线路的维护。 如果手术室考虑末端分散设置，虽然每间手术室所需机房面积小，供电距离短，但机房数量多、总面积大，且该小面积机房的结构荷载、通风条件及环境温度等均应满足规范要求，故UPS 设备外的投资及后期维护管理的难度会相应增加。 UPS 分区集中设置时，与完全集中设置相比，所需机房增多，机房总面积会有所增加，但各区域所需面积相对较小，设置的位置比较灵活，土建条件容易满足，出线少且距离近，可以深入负荷中心。 故该项目UPS 机房采用的是分区集中设置。

某二甲综合医院住院楼UPS 的设置调研为第二个实例，该单体长约42m、宽约34m，血透室、ICU、手术室及配套设施分别位于3 ～7 层。 表5 ～7 是分区集中设置、集中设置与末端分散设置时所需UPS容量与机房的面积。

UPS 分区集中设置位置及安装尺寸 表5

UPS 集中设置位置及安装尺寸 表6

UPS 末端分散设置位置及安装尺寸 表7

由上述分析可知，该项目单层面积小，设备布置比较集中。 虽然三种设置方式的配电型式及供电距离等都可以满足规范要求，但分区集中设置与末端分散设置的机房多，机房总面积大，初始投资高，运维管理难度大。 集中设置UPS 可以减少安装面积，在与土建配合的前期，要求UPS 装置室设在电井旁，可以缩短出线距离，方便UPS 各出线回路的施工及安装，且集中设置时过载能力高，维护方便。 故该项目UPS 机房采用集中设置。

4 UPS 各设置方式的比较

医院的UPS 可集中设置，可分区域集中设置，还可以在医疗设备末端分散设置。 三种设置方式的利弊如前文表1 所示。

对于大型三甲综合性医院，功能多且复杂，需UPS 供电的设备分散，故建议按照分区（科室）集中的原则设置；对于小型医院，若需UPS 供电的医疗设备集中，可在较集中的区域集中设置UPS 机房，从而节约造价；对于功能单一且改造的项目，若所需UPS供电设备少，土建安装条件难以满足集中或分区集中设置的要求，可考虑采用末端分散设置的方式。 为方便管理，不论采用何种方式，均建议采用UPS 集中远程监控系统，避免由科室非专业人员维护UPS。

5 结束语

随着医疗健康产业的兴起，UPS 已经成为现代大型综合医院中大量高精尖医疗用电设备使用时不可或缺的一个组成部分，UPS 的使用范围将会越来越广泛，数量也会越来越多。 如何为医疗设备合理、安全、有效的配置UPS，将会是医院电气设计的一个重点。 文中关于UPS 及相应配套设施的选取还有许多需完善的地方，设计时，可根据项目需求查找相关规范及产品手册，这里不再赘述。 总之，为重要医疗场所进行电气设计时，需根据各项目实际情况来考虑UPS 的设置，达到安全可靠、技术合理、先进、经济且设备易检修维护的目的，为患者提供一个安全舒适的就医环境。