正如所有正常的公共类建筑一样，医院类建筑也在国际通用建筑规范和当地现行的建筑规范的指导下，被要求具备拥有紧急供电的能力。这一要求已经提出许多年。然而，除了对于一般建筑物的要求以外，一个医院的应急能源系统必须保证重症监护室以及医院内设备在发生停电的情况下保持连续96个小时的供电，从功率下降开始（通常称为“掉电”）一直到整个电力系统停运。科技的进步为进一步改进应急电源的规范铺平了道路，包括了电力的冗余和控制。

最初的医院应急电源使用的是应急电池组（也就是在每一个应急灯上使用的单个电池组），同时使用位于当地的不间断电源（简称UPS，以下使用简称）来为关键设备进行供电。现在这些关键设备已经将其电路连接到了远程的发电机组。这类单源电源可以进行简单的维护和测试，从而确保其拥有较高的可靠性。一些系统会使用大型UPS、电池组以及逆变器来组成备用电源。

UPS是指一件设备，该设备包含电池、逆变器以及使其可以在直流电与交流电之间相互切换的电路。电池组是一个巨大的直流电池架，通过串联或者并联的方式进行能量储存。电池组需要一台逆变器将直流电转换成交流电，从而将电力送达到其连接着的系统。逆变器包含的电路可以使用交流电，同时还可以利用直流电池的电量来进行负载。这些设备的好处就是可以进行瞬间响应。

与使用发电机支持的应急系统所不同，这种应急电源可以做到立即切换，在其所连接的电路中并不会造成明显的能量损失。而发电机需要几秒钟的时间才能启动。然而，这种应急供电系统的缺点是可以维持的时间短。它可以使用长达90分钟，用来支撑医院内的生命安全系统，但是其更经常地被用来填补在应急发电机启动时的那几秒钟的停电。

尽管应急供电系统在其安装位置和复杂程度上各有不同，但是其所要完成的第一目标都是相同的，那就是在十秒钟内为生命安全系统恢复供电。

 以下为恢复供电的一些方式：

 1、整合应急能源系统

绝大多数的大医院这么多年来都在不断扩张，其建筑主体会经过多次加盖或扩建。每当医院面积扩张时，其所对应的应急能源标准也要随之提高。这就导致了应急发电机会分散在整个建筑周围的好多个点上，并且通常发电机之间相互没有交叉连接，如果一个发电机不能启动，也就没有多余的能源可以被使用。最近，许多美国医院都在进行大修，目的是为了将其应急能源系统整合到一个中央电站。

整合紧急供电系统不仅可以标准化应急供电设备，同时还可以在几个方面起到提高作用：

首先，新的应急能源设备会被添加进来。所有的设备都有预期寿命，并且要在其发生故障之前进行更换。尽管人们无法预测，但对于设备的预期寿命有彻底的了解可以帮助设备保持与时俱进。比如，电池的预期寿命在三年到五年之间，一台维护良好的发电机可以使用20到30年。

其次，紧急供电系统的整合提高了互换性。一所医院的应急能源系统在大多数情况下，会出现不同的区域设备不同的情况，这大幅提高了保养所需要的备件和知识储备。如果设备被整合或者标准化，那么供电设施的每个设备都只需要一种类型和尺寸即可。从而可以更轻松地在设备之间相互交换配件，并最大限度地提高了设备的效率。由于一个备件可以用在任何需要替换的地方，所以也不需要存储以前那么多的备件了。

第三，整合也为紧急供电系统提供了N+1冗余的机会，这也是应急供电系统的能力之一。如果需要三台发电机来为应急系统供电，则四台发电机将确保N+1冗余，在这里“N”是所需发电机的数量，同时还需要有一台额外的用来备用的发动机，以避免其他发动机停机服务或者启动失败。达到N + 1冗余确保了在技术故障的情况下应急供电系统仍然可以正常工作。

2、对于控制方式的思考

在安装新的应急电源系统时，必须通盘考虑控制方式，比如发电机的控制方式，闭路转换的切换方式，以及切负荷。这些系统都具有非常广泛的选择和灵活性。可以通过使用开关柜来执行更为复杂的应急电源切换，利用控制的断路器来连接或者断开电源以及负载。

通过开关柜来对发电机进行控制的方式类似于使用自动转换开关（即ATS，以下使用简称），它是一种可以检测到电力损失的电气设备，其会启动发电机并在发电机运行稳定后将电路切换到备用能源。开关柜的运作方式和ATS相同。精密的控制可以决定哪些发电机和多少发电机需要启动并发电。

通常程序会要求所有发电机启动，并且一旦有一个发电机开始运行，负载就会被连接到发电机。随着额外的发电机开始运行，他们会自动同步，智能开关柜会将他们连接到建筑物的负载上。使用此法的好处包括可以更好的控制负载，进行远程监控，也可以进行客户自定义设置。

闭路转换开关主要用来瞬时转换用以供应负载能量的两个来源，一个是正常的公用设施和应急发电机。当已有电力资源保持连接时，新的电源会被关闭，在新电源关闭后，原始电力资源才会被打开。当医院恢复正常的公用电力时，这种策略对于医院最为有利，因为系统可以在不对医院电源造成丝毫中断的同时，将电力供应从应急电源转换为公用电源。

在这个过程中需要用到特殊的继电器和控制器来确保整个过程的安全，闭路转换开关在这里避免了医院内部的用电器存在掉电或者断电的情况。尤其是在没有UPS的应急供电系统内，这个功能显得尤为重要。与此同时，对于这种高度复杂的电路系统来说，拥有训练有素的维护人员来进行操作时至关重要的。

切负荷是由于可能会出现的过载情况而导致将用电负荷从应急供电系统断开的动作。如果连接的负载超过其连接着的发电机的负载能力，则通过打开受控断路器来断开部分负载。为了做到这一点，负载必须被按照优先程度排列好并分配到单独控制的断路器上。这一功能非常适用于控制有重要程度不同的负载。如果没有足够的发电机可用来为连接的负载供电，则低优先级的负载将被断开，比如空调系统。设计人员负责组织和设计负载分配的各种类型和优先级。

3、保持控制

这些系统必须完全由设计者进行设计，而不能依照制造商所提供的需求来完成。因为基于性能建立的系统只有在其性能可以得到明确指定后才可靠。应急供电系统里一个非常重要但是又经常得不到很好设计的因素是：控制系统。

应急能源系统通常都需要手动操作才能正常工作。无论是使用智能开关柜还是ATS，这类设备的控制机制都非常复杂，并且在操作时还有一系列详细的操作步骤。ATS配备了内部控制，但是设计人员还必须指定序列和特定功能，比如覆盖功能、响应动作、定时器设置以及连接设备的继电器等等。设计人员还必须定义哪些控制信号将是远程的，哪些信号将是中继的。大多数ATS完全能够与楼宇自动化系统（即BAS，以下使用简称）进行通信，并控制为其提供服务的发电机。

例如，ATS或开关柜应在发生电力损失的情况下向BAS发出信号，因为BAS通常通过UPS进行紧急供电，并且并不知道已经发生了停电现象。如果BAS没有识别到电源已经丢失，它将通过对刚刚停止工作的每个系统组件的警报作出响应。设计师必须与医院代表进行合作，定义紧急供电系统的需求。首先是列出来整个设施的用电需求，然后按照重要性的大小对各种需求进行排序，确定系统选项以满足这些需求，并从使用效率、可维护性、成本这三个方面选择出一个最佳配置。

虽然设计师来选择所有的控制方式并且定义操作顺序非常重要，但是在没有足够的质量控制的情况下，仍然不能保证这些控件能够被很好的集成到系统当中。对紧急供电系统进行调试将确保设计的可用性。进行质量检测是确保系统确实按照设计进行安装的好方法。然而，为了达到所需的测试深度，应当请调试工程师来全盘把控功能测试并且在多种情况下运行整个系统。全盘考虑、质量控制、以及深入彻底的设计，这三者同等重要。

来源：healthcaredesignmagazine

翻译：董沛昕