消防EPS应急电源选型手册

（适用于建筑消防应急照明、疏散指示及消防设备供电系统）

​一、前言​

消防EPS（Emergency Power Supply，应急电源）是建筑消防系统的核心供电设备，主要用于火灾等紧急情况下为应急照明、疏散指示标志、消防电梯、消防泵、火灾报警系统等消防设备提供持续、稳定的电力保障，确保人员安全疏散和消防作业正常开展。

本手册结合国家标准（如GB 17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》、GB 51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》、GB 50016-2014《建筑设计防火规范》等），系统阐述消防EPS的选型逻辑、关键参数及注意事项，帮助设计、施工及采购人员科学选择适配产品。

​二、消防EPS的核心功能与分类​

1. 核心功能

• ​持续供电​：市电断电后自动切换至内置电池供电，保障消防设备连续运行（切换时间≤5ms，满足消防设备“零中断”要求）。
• ​恒压恒流输出​：输出电压稳定（AC 220V/380V±10%），适应感性/容性负载（如荧光灯、风机、水泵等）。
• ​保护功能​：具备过压、欠压、过流、短路、电池过充/过放、温度过高等多重保护。
• ​监控联动​：支持与消防报警系统（FAS）联动，接收火灾信号后优先启动应急供电。

2. 分类方式

​三、选型关键参数与计算​

消防EPS的选型需严格匹配负载需求，并满足消防规范要求，核心参数包括负载功率、容量计算、电池配置、输入/输出特性等。

1. 负载类型与功率统计

消防EPS需为一级/二级负荷中的消防设备供电，需优先统计以下负载：

• ​应急照明​：疏散指示灯（功率5-20W/盏）、安全出口灯（10-30W/盏）、备用照明（如消防控制室、配电室照明，功率按实际灯具计算）。
• ​消防设备​：消防电梯、消防水泵、防排烟风机、火灾报警控制器、应急广播等（功率需查设备铭牌或设计图纸）。

​注意​：

• 消防设备多为感性负载（如电机），功率因数（PF）通常为0.6-0.8，计算容量时需按视在功率（kVA）= 有功功率（kW）/ PF修正。
• 应急照明负载多为阻性负载（PF≈1），可直接按有功功率计算。

2. EPS容量计算

EPS容量需满足所有消防负载同时启动时的最大功率需求，计算公式：
$S_{\text{EPS}} \geq K \times \sum (P_i / \text{PF}_i)$
式中：

• $S_{\text{EPS}}$：EPS额定容量（kVA）；
• $K$：同时系数（一般取0.8-1.0，需根据负载启动顺序调整，如电机类负载需考虑启动电流）；
• $P_i$：第i个负载的有功功率（kW）；
• $\text{PF}_i$：第i个负载的功率因数（阻性负载取1，感性负载取0.6-0.8）。

​示例​：某商场需为20盏疏散灯（20W/盏，PF=1）、1台消防泵（30kW，PF=0.8）供电，计算EPS容量：

• 照明负载：20×20W=400W（0.4kW），视在功率=0.4kW/1=0.4kVA；
• 消防泵负载：30kW，视在功率=30kW/0.8=37.5kVA；
• 总视在功率=0.4+37.5=37.9kVA，取K=1.0，故EPS容量≥38kVA（建议选40kVA）。

3. 电池容量与数量

EPS的续航时间需满足《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（GB 51309-2018）要求：

• 用于疏散照明的EPS，持续供电时间≥90min（建筑高度＞100m的超高层建筑≥180min）；
• 用于消防设备（如消防泵、防排烟风机）的EPS，持续供电时间≥180min（医疗建筑、老年人照料设施≥120min）。

​电池容量计算​：
$C = \frac{S_{\text{EPS}} \times t \times \eta}{U \times \text{PF}}$
式中：

• $C$：电池总容量（Ah）；
• $t$：持续供电时间（h）；
• $\eta$：逆变效率（一般取0.85-0.9）；
• $U$：单节电池电压（铅酸电池常用12V，锂电池常用3.2V/3.7V）；
• $\text{PF}$：负载综合功率因数（取0.8）。

​示例​：38kVA EPS（输出AC 380V），持续供电180min（3h），铅酸电池（12V/节，η=0.85）：

• 总视在功率 $S = 38 \text{kVA} = 38000 \text{VA}$；
• 输出电流 $I = S / (\sqrt{3} \times U_{\text{输出}}) = 38000 / (1.732 \times 380) ≈ 57.7 \text{A}$；
• 电池组电压 $U_{\text{电池组}} = U_{\text{输出}} \times \text{变压器变比}$（假设EPS内置380V/12V隔离变压器，变比≈31.67，电池组电压需≥12V×n）；
• 电池总容量 $C = (38000 \times 3 \times 0.85) / (12 \times 31.67 \times 0.8) ≈ 270 \text{Ah}$（需配置24V/380V电池组，如12V 200Ah电池×12节，总容量2400Ah）。

​注意​：锂电池能量密度高（约为铅酸电池的1.5-2倍），相同容量下体积更小，适合空间受限场景（如地下车库）。

4. 输入/输出特性

• ​输入电压范围​：市电输入需兼容宽范围（如AC 380V±20%），避免因电压波动频繁切换至电池。
• ​输出波形​：消防设备多为感性/容性负载，需选择正弦波输出EPS（波形失真率≤5%），方波EPS仅适用于纯阻性负载（如白炽灯）。
• ​切换时间​：必须≤5ms（满足消防设备“零中断”要求），静态切换开关（STS）优于继电器切换。

​四、消防规范与认证要求​

1. ​强制认证​：需通过3C认证（中国强制性产品认证）、消防产品认证（CCCF），符合GB 17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》。
2. ​性能要求​：
   • 切换时间：≤5ms（GB 17945-2010第6.2.7条）；
   • 过载能力：120%额定负载下持续运行≥30min（GB 17945-2010第6.2.9条）；
   • 电池寿命：循环次数≥300次（铅酸电池）或≥2000次（磷酸铁锂电池）。
3. ​环境适应性​：工作温度-10℃~+40℃，存储温度-20℃~+50℃，防潮、防尘（IP等级≥IP20）。

​五、选型步骤总结​

1. ​明确负载清单​：统计所有需由EPS供电的消防设备（照明、泵、风机等），记录功率、功率因数、启动特性（如电机类需考虑启动电流）。
2. ​计算总容量​：按“视在功率=有功功率/功率因数”计算各负载视在功率，叠加后乘以同时系数（0.8-1.0），确定EPS额定容量（kVA）。
3. ​确定续航时间​：根据建筑类型（如超高层、医疗建筑）和负载类型（照明/设备），按规范确定持续供电时间（90min/180min）。
4. ​选择电池类型与数量​：铅酸电池（经济）或锂电池（免维护、长寿命），计算总容量并配置合适节数（需匹配EPS电池架规格）。
5. ​核对接口与保护​：确认输入/输出电压（单相/三相）、波形（正弦波）、切换时间（≤5ms），检查过压/欠压/短路保护功能。
6. ​合规性验证​：核查3C/CCCF认证、检测报告（如型式检验报告），优先选择知名品牌（如施耐德、艾默生、易事特、志成冠军）。

​六、常见误区与注意事项​

1. ​误区1：仅按负载有功功率选型​
   消防设备多为感性负载（如电机），需按视在功率（kVA）计算容量，否则可能导致EPS过载停机。

2. ​误区2：忽略电池续航时间​
   需严格按规范要求选择续航时间（如超高层建筑应急照明需180min），避免因电池容量不足导致断电。

3. ​误区3：选用方波输出EPS​
   方波输出仅适用于纯阻性负载（如白炽灯），若为荧光灯、LED驱动电源等感性负载，需选择正弦波EPS，否则可能导致灯光闪烁或设备损坏。

4. ​注意事项​：

   • 安装环境需通风良好（散热不良会导致电池寿命缩短）；
   • 定期维护（铅酸电池每6-12个月放电测试，锂电池每2-3年检查内阻）；
   • 与消防报警系统联动（通过RS485/干接点信号接收启动指令）。

​附：典型选型案例​
​场景​：某3层商场（面积5000㎡），需为以下设备供电：

• 疏散指示灯：50盏（20W/盏，PF=1）；
• 安全出口灯：20盏（30W/盏，PF=1）；
• 消防泵：37kW（PF=0.8）；
• 应急广播：10kW（PF=0.9）。

​计算过程​：

1. 照明负载总功率：(50×20)+(20×30)=1000+600=1600W（1.6kW），视在功率=1.6kW/1=1.6kVA；
2. 消防泵视在功率：37kW/0.8=46.25kVA；
3. 应急广播视在功率：10kW/0.9≈11.11kVA；
4. 总视在功率=1.6+46.25+11.11≈58.96kVA，取同时系数K=0.9，EPS容量≥58.96×0.9≈53kVA（建议选60kVA）；
5. 续航时间：商场属于一般建筑，应急照明需90min，消防设备需180min；
6. 电池配置（以180min续航、铅酸电池为例）：
   总视在功率=60kVA=60000VA，输出电流=60000/(√3×380)≈91A；
   电池总容量= (60000×3×0.85)/(12×31.67×0.8)≈400Ah（配置12V 200Ah电池×20节，总容量4000Ah）。

​结语​：消防EPS选型需结合负载特性、规范要求及实际场景，建议在设计阶段与消防工程师、设备厂家协同确认参数，确保系统可靠性与合规性。