淺談醫(yī)院手術(shù)室改造的電氣設(shè)計(jì)

張友聯(lián) / 孫海龍

(中國建筑設(shè)計(jì)院有限公司， 北京 100044)

0 前言

目前,隨著國家綜合國力的增強(qiáng),衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展越來越受到國家的重視,新的大型醫(yī)院不斷興起,而原來位于市中心的老舊醫(yī)院,也逐步開始了改造。

1 醫(yī)院改造項(xiàng)目的特點(diǎn)

對(duì)于醫(yī)院而言,往往在改造過程中還要運(yùn)營,通常情況下,會(huì)在一棟建筑中只改造某些樓層。因此，在進(jìn)行改造設(shè)計(jì)時(shí)，就要兼顧運(yùn)營與施工，做到既符合現(xiàn)行的規(guī)范要求，又盡可能減少施工對(duì)周圍區(qū)域的影響，做到改造合理、可靠。另一方面,改造不是簡單的裝修,大多數(shù)情況下,房間的功能會(huì)改變,建筑布局也隨之調(diào)整，此時(shí)需設(shè)計(jì)人員根據(jù)原有竣工圖紙和改造初期想法進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)地考察,做出判斷,制定合理的改造設(shè)計(jì)方案。

2 工程概況

本工程為北京某三甲醫(yī)院手術(shù)部改造工程，原建筑為一類高層，現(xiàn)維持原建筑高度及地上、地下建筑層數(shù)不變，改造部分為八層，原功能為住院部(層高4.2m)，現(xiàn)改為手術(shù)部。改造后手術(shù)部共設(shè)6間手術(shù)室，其中I級(jí)(原百級(jí))手術(shù)室四間，III級(jí)(原萬級(jí))手術(shù)室兩間。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)、公共廣播與背景音樂系統(tǒng)、護(hù)士呼叫系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、空調(diào)控制系統(tǒng)等。本文僅對(duì)前三個(gè)系統(tǒng)做一簡要介紹。

3 配電系統(tǒng)的改造

本工程改造后手術(shù)室電源為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，電源引自兩路10kV分別供電的變壓器，同時(shí)柴油發(fā)電機(jī)作為第三路應(yīng)急電源，手術(shù)室內(nèi)負(fù)荷為允許中斷供電時(shí)間為毫秒級(jí)的用電負(fù)荷，需經(jīng)UPS電源供電，保證手術(shù)時(shí)供電的連續(xù)性；百級(jí)手術(shù)室的凈化空調(diào)為一級(jí)負(fù)荷，電源引自兩路10kV分別供電的變壓器，萬級(jí)手術(shù)室的凈化空調(diào)為二級(jí)負(fù)荷，電源引自兩臺(tái)不同的變壓器。消防設(shè)備電源均為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，調(diào)整布局后在手術(shù)層增設(shè)消防風(fēng)機(jī)，電源引自本樓變配電室，應(yīng)急電源引自變配電室應(yīng)急母線段。本樓層一二級(jí)負(fù)荷均采用雙電源末端切換。本層配電間所引電源已不能滿足本手術(shù)室的用電需求，手術(shù)室電源由服務(wù)于本樓變配電室低壓柜的備用回路直接出線，原有樓層內(nèi)配電電源與其他樓層采用樹干式供電的電源，在本樓層豎井內(nèi)均拆除，以保證其他樓層的正常運(yùn)營。此外，由于《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50116-2013)的實(shí)施，本工程中新增消防電源監(jiān)控、防火門監(jiān)控及智能應(yīng)急照明系統(tǒng)。

4 照明系統(tǒng)的改造

由于建筑功能的改變，本工程照明系統(tǒng)要進(jìn)行重新設(shè)計(jì),照度標(biāo)準(zhǔn)以《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50034-2013)為依據(jù),本標(biāo)準(zhǔn)中，相同的功能房間在原有照度不變的前提下,照明功率密度的目標(biāo)值相應(yīng)降低了,也就是說按照國家節(jié)能減排的要求, 現(xiàn)階段的照明設(shè)計(jì)需采用高效節(jié)能燈具,嚴(yán)禁采用淘汰的電器產(chǎn)品?，F(xiàn)對(duì)本工程醫(yī)院手術(shù)室照明的改造做一簡要介紹。

手術(shù)室通常為無窗房間，工作時(shí)間長，照明質(zhì)量及照度要求高，正常手術(shù)室內(nèi)照度為750lx,普通手術(shù)部位照度為2×104～1×106lx,胸外科手術(shù)部位照度為6×104～1×106lx，采用專用手術(shù)無影燈，口腔科無影燈照度為6×104～1×106x，有影像要求的手術(shù)室應(yīng)采用內(nèi)置攝像機(jī)的無影燈，無影燈的設(shè)計(jì)通常由專業(yè)廠家進(jìn)行深化。手術(shù)室內(nèi)一般照明光源選用色溫4 500K左右，顯色指數(shù)Ra不應(yīng)小于90，手術(shù)室的照度均勻度不應(yīng)小于0.7。手術(shù)室一般照明的燈具在手術(shù)臺(tái)四周布置，在手術(shù)室吊頂內(nèi)嵌入式安裝，與通風(fēng)口組合在一起設(shè)置，燈具的設(shè)置不應(yīng)對(duì)凈化空氣的層流產(chǎn)生影響。另外，手術(shù)室外門上方應(yīng)設(shè)置手術(shù)工作指示燈，防輻射手術(shù)室的外門上方還應(yīng)設(shè)置紅色安全警示標(biāo)志燈，與醫(yī)用放射射線設(shè)備連鎖控制。手術(shù)室照明布置示意圖如圖1所示。為了使手術(shù)室照明達(dá)到良好的效果，電氣專業(yè)可以建議室內(nèi)專業(yè)采用淺色的布置，但也不宜采用高反射比的涂料?？傊?，一個(gè)好的設(shè)計(jì)，是各專業(yè)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。手術(shù)室改造后效果圖如圖2所示。

(a)手術(shù)室燈具布置平面圖 (b)手術(shù)室燈具布置剖面圖1-無影燈 2-嵌入式封閉熒光燈 3-門口信號(hào)燈 4-手術(shù)臺(tái) 5-攝像頭圖1 手術(shù)室照明布置示意圖

圖2 手術(shù)室改造后效果圖

對(duì)于插座的設(shè)置，按照《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 312-2013)中規(guī)定,手術(shù)室內(nèi)診療設(shè)備用插座，至少設(shè)置3臺(tái)插座箱，插座箱宜分墻面安裝，插座箱上應(yīng)設(shè)接地端子。潔凈手術(shù)室內(nèi)用以維持生命安全的和“患者區(qū)域”內(nèi)的醫(yī)療電氣設(shè)備的配電應(yīng)采用局部IT系統(tǒng)。IT系統(tǒng)的插座應(yīng)有固定的明顯標(biāo)志，每回路應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的短路保護(hù)。潔凈手術(shù)室內(nèi)部非生命支持系統(tǒng)可采用TN-S系統(tǒng)，采用剩余電流不超過30mA的剩余動(dòng)作電流保護(hù)器。手術(shù)室配電箱系統(tǒng)圖詳見圖3。

5 接地系統(tǒng)的改造

需要改造的醫(yī)院通常是歷經(jīng)20～30年風(fēng)雨的建筑物,在改造中，通常不改變結(jié)構(gòu)形式，很難再利用結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)鋼筋做接地,同時(shí)已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)貫通的電氣通路。在此情況下,該設(shè)計(jì)采用的方法是在需要設(shè)置接地端子的房間設(shè)置LEB端子箱,將LEB端子箱統(tǒng)一用一根40×4(mm)的扁鋼引至電氣豎井，與電氣豎井的接地干線相連。醫(yī)院手術(shù)室內(nèi)手術(shù)操作電源采用IT 系統(tǒng)配電，在IT 系統(tǒng)的配電線路中，當(dāng)發(fā)生第一次接地故障時(shí)，應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，且故障電流應(yīng)符合RAId≤50V(式中:Id為相導(dǎo)體和外露可導(dǎo)電部分間第一次接地故障的故障電流(A)，此值應(yīng)計(jì)及泄漏電流和電氣裝置全部接地阻抗值的影響)。

圖3 手術(shù)室配電箱系統(tǒng)圖

IT 系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置絕緣監(jiān)測(cè)器。當(dāng)發(fā)生第一次接地故障或絕緣電阻低于規(guī)定的整定值時(shí)，應(yīng)由絕緣監(jiān)測(cè)器發(fā)出音響和燈光信號(hào)，且燈光信號(hào)應(yīng)持續(xù)到故障消除。

IT 系統(tǒng)的外露可導(dǎo)電部分可采用共同的接地極接地，亦可個(gè)別或成組地采用單獨(dú)的接地極接地，并應(yīng)符合下列規(guī)定:

(1)當(dāng)外露可導(dǎo)電部分為共同接地，發(fā)生第二次接地故障時(shí)，故障回路的切斷應(yīng)符合《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50054-2011)中規(guī)定的TN 系統(tǒng)自動(dòng)切斷電源的要求;

(2)當(dāng)外露可導(dǎo)電部分單獨(dú)或成組地接地，發(fā)生第二次接地故障時(shí)，故障回路的切斷應(yīng)符《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50054-2011)規(guī)定的TT 系統(tǒng)自動(dòng)切斷電源的要求。IT 系統(tǒng)不宜配出中性導(dǎo)體。

在IT 系統(tǒng)的配電線路中，當(dāng)發(fā)生第二次接地故障時(shí)，故障回路的最長切斷時(shí)間不應(yīng)大于表1的規(guī)定。

IT 系統(tǒng)的配電線路應(yīng)符合本章前文所述故障電流的規(guī)定，應(yīng)由過電流保護(hù)電器或剩余電流保護(hù)器切斷故障回路，并應(yīng)符合下列規(guī)定:

(1)當(dāng)IT 系統(tǒng)不配出中性導(dǎo)體時(shí)，保護(hù)電器動(dòng)作特性應(yīng)符合式(1)的要求:

(1)

(2)當(dāng)IT 系統(tǒng)配出中性導(dǎo)體時(shí)，保護(hù)電器動(dòng)作特性應(yīng)符合式(2)的要求:

ZdIe≤Uo/2

(2)

表1 IT 系統(tǒng)第二次故障時(shí)最長切斷時(shí)間

式中，Z0為包括相導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體的故障回路的阻抗(Ω);Zd為包括相導(dǎo)體、中性導(dǎo)體和保護(hù)導(dǎo)體的故障回路的阻抗(Ω)；Ie為保證保護(hù)電器在表1規(guī)定的時(shí)間或其他回路允許的5s內(nèi)切斷故障回路的電流(A)。

綜上所述，手術(shù)室內(nèi)操作部分“患者環(huán)境”電源采用IT系統(tǒng)，配以絕緣監(jiān)測(cè)，提高了供電可靠性，保證了供電的連續(xù)性，是患者生命安全的可靠保障。

圖4 手術(shù)室內(nèi)接地原理圖注：1.在2類醫(yī)療場所內(nèi)，電源插座的保護(hù)導(dǎo)體端子、固定設(shè)備的保護(hù)導(dǎo)體端子或任何外界可導(dǎo)電部分和等電位聯(lián)接母線之間的導(dǎo)體的電阻(包括接頭的電阻在內(nèi))不應(yīng)超過0.2Ω。

手術(shù)室內(nèi)接地的具體做法：手術(shù)室專用配電箱中IT系統(tǒng)部分的接地應(yīng)接至室內(nèi)LEB端子，TN-S系統(tǒng)配電箱的接地應(yīng)接至本配電箱的PE母排，TN-S系統(tǒng)的PE母排應(yīng)接至LEB端子。手術(shù)室內(nèi)外露可導(dǎo)電部分的接地均應(yīng)接至LEB端子。筆者認(rèn)為，此系統(tǒng)中IT部分單獨(dú)設(shè)箱更為合理，避免在同一個(gè)配電箱中IT系統(tǒng)的接地直接接至TN-S系統(tǒng)的PE母排。也就是說圖3中TN-S部分和TT部分單獨(dú)設(shè)置配電箱從接地的角度考慮，施工更方便，絕緣監(jiān)測(cè)報(bào)警準(zhǔn)確率更高。手術(shù)室內(nèi)接地原理圖詳見圖4。

6 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)于改造項(xiàng)目應(yīng)兼顧設(shè)計(jì)與施工，與各專業(yè)協(xié)調(diào)配合，盡量把施工中可能帶來的難點(diǎn)在設(shè)計(jì)中加以解決，本文僅從以上幾個(gè)方面簡要介紹醫(yī)院手術(shù)室改造部分的設(shè)計(jì)思路，不當(dāng)之處，希望業(yè)內(nèi)同仁予以批評(píng)指正。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等 編.低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50054-2011)[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2011.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范(JGJ 312-2013)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3] 中國建筑科學(xué)研究院等編.醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50333-2013)[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2013.

[4] 北京照明學(xué)會(huì)照明設(shè)計(jì)專業(yè)委員會(huì)編.照明設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].北京：中國計(jì)劃出版社，2006.

[5] 中國建筑東北設(shè)計(jì)研究院主編.民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范(JG J16-2008)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[6] 中華人民共和國公安部.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50116-2013)[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

[7] 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院編.醫(yī)療場所電氣設(shè)計(jì)與設(shè)備安裝(08SD706-2)[M]:中國計(jì)劃出版社，2009.