大型三級綜合醫(yī)院應(yīng)急電源設(shè)計綜述

陳亞愛，陳景軒

（1.北方工業(yè)大學(xué) 北京市變頻技術(shù)工程技術(shù)研究中心；2.北方工業(yè)大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院，北京 100144）

大型三級綜合醫(yī)院應(yīng)急電源設(shè)計綜述

陳亞愛1，陳景軒2

（1.北方工業(yè)大學(xué) 北京市變頻技術(shù)工程技術(shù)研究中心；2.北方工業(yè)大學(xué) 電氣與控制工程學(xué)院，北京 100144）

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和醫(yī)療技術(shù)水平的不斷提高，醫(yī)院的電氣化程度也越來越高，因此對供電的可靠性和安全性提出了更高的要求.由于大型三級綜合醫(yī)院屬于一級負(fù)荷，應(yīng)急電源的設(shè)計具有其特殊性，因此，論文結(jié)合GB 51039-2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》和JGJ 312-2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，在深入分析現(xiàn)階段大型三級綜合醫(yī)院應(yīng)急電源配置方案的基礎(chǔ)上，針對這些方案實施過程中存在的問題，提出了切實可行的解決辦法，為大型三級綜合醫(yī)院應(yīng)急電源設(shè)計、實施和改擴(kuò)建提供參考.

大型三級綜合醫(yī)院；應(yīng)急電源；柴油發(fā)電機(jī)組；UPS；EPS

1 引言

大型三級綜合醫(yī)院既是跨地區(qū)、省、市以及向全國范圍提供醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)的醫(yī)院，又是具有全面醫(yī)療、教學(xué)、科研能力的醫(yī)療預(yù)防技術(shù)中心，更是承擔(dān)服務(wù)區(qū)域內(nèi)急危重癥和疑難疾病的診療所.由于擔(dān)負(fù)著保障人民生命的重任，根據(jù)GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中負(fù)荷分級的規(guī)定，大型三級綜合醫(yī)院屬于一級負(fù)荷，并且其部分醫(yī)療場所屬于一級負(fù)荷中特備重要的負(fù)荷，因此為確保大型三級綜合醫(yī)院對供配電系統(tǒng)要求的安全和可靠，應(yīng)急電源被視為最重要的保障措施.我國自JGJ49-88《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》在1989年開始試行，到建標(biāo)110-2008《綜合醫(yī)院建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》的制定，再到2014年JGJ312-2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的實施和GB51039-2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》的發(fā)布，歷時25年，這個時期也是科學(xué)技術(shù)和中國醫(yī)療技術(shù)水平高速發(fā)展的時期，大量先進(jìn)的醫(yī)療裝備被發(fā)明并應(yīng)用于臨床診療，醫(yī)院的電氣化程度也越來越高，這些情況在JGJ49-88《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》制定時是無法預(yù)測的.在JGJ312-2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》實施和GB51039-2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》發(fā)布之前，國內(nèi)大型綜合醫(yī)院應(yīng)急電源的設(shè)計一直在摸索中前進(jìn)，在電氣設(shè)計行業(yè)中是一個相對薄弱的領(lǐng)域.隨著深化醫(yī)療改革全面推開，允許民營資本進(jìn)入公立醫(yī)院，越來越多的醫(yī)院將實施新建、改擴(kuò)建項目，在具體的工程中，如何設(shè)計大型三級綜合醫(yī)院的應(yīng)急電源就顯得尤為重要.

2 現(xiàn)階段大型三級綜合醫(yī)院應(yīng)急電源配置方案

GB50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定“一級負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，當(dāng)一電源發(fā)生故障時，另一電源不應(yīng)受到損壞.一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷供電，除應(yīng)有雙重電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)；設(shè)備供電電源的切換時間，應(yīng)滿足設(shè)備允許中斷供電的要求.可作為應(yīng)急電源的電源有獨立于正常電源的發(fā)電機(jī)組、供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用饋電線路、蓄電池和干電池”[1].現(xiàn)階段大型三級綜合醫(yī)院應(yīng)急電源配置方案可分為：以市電作為應(yīng)急電源、以UPS作為應(yīng)急電源、以柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源、EPS作為應(yīng)急電源以及組合型等配置方案，其分類如圖1所示.

圖1 應(yīng)急電源配置方案分類

2.1 市電作為應(yīng)急電源的配置方案

大型三級綜合醫(yī)院由于負(fù)荷較大，市電電源的供電等級一般選用10kV.此類配置方案采用兩路專線供電，兩路供電電源取自兩個不同區(qū)域的變電站，一路檢修或故障時，另一路不能同時斷電，且兩路均能保證為100%的滿負(fù)荷供電.一旦電網(wǎng)主回路電源故障，通過備用電源自動投入裝置使備用電源投入運(yùn)行.市電作為應(yīng)急電源配置方案多應(yīng)用于舊的醫(yī)院建筑內(nèi)，赤峰市某醫(yī)院即采用此配置方案，其具有設(shè)計簡單、成本低、無需特殊維護(hù)等特點，但多年來運(yùn)行經(jīng)驗表明，電氣故障無法限制在某個范圍內(nèi)，當(dāng)兩路供電電源同時故障停電時將出現(xiàn)嚴(yán)重后果.鑒于以上原因，近期新建的醫(yī)院已不再采用此配置方案.

2.2 UPS作為應(yīng)急電源的配置方案

UPS（Uninterruptible Power System），即不間斷電源，是將蓄電池與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備，最初大都應(yīng)用于計算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)急電源，近年來在醫(yī)療建筑領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用，尤其是醫(yī)院一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷不可或缺的應(yīng)急電源.以UPS作為應(yīng)急電源一般又可分為一路市電和兩路市電兩種配置方案.一路市電的配置方案多應(yīng)用于市政條件限制無法提供第二路市電，或提供第二路市電成本太高的醫(yī)院建設(shè)項目，較之兩路市電的配置方案，一路市電的配置方案可靠性差.

UPS作為應(yīng)急電源的配置方案多用于一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷相對分散的醫(yī)院，其具有以下優(yōu)點：

（1）能實現(xiàn)電源不間斷，滿足一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的運(yùn)行要求；（2）能自動切換，可實現(xiàn)無人值守；（3）在線式UPS可消除浪涌、諧波干擾、電壓不穩(wěn)等現(xiàn)象，能改善電源質(zhì)量；（4）運(yùn)行可靠性高，環(huán)保.

UPS的不足之處在于：對使用環(huán)境要求高，電池壽命短、成本高，容量低、應(yīng)急供電運(yùn)行時間短，有運(yùn)行損耗，尤其是帶負(fù)載能力較弱，不適合帶感性負(fù)載，所以常被用作醫(yī)院信息中心及突然斷電可能造成損害的精密電子儀器和設(shè)備的應(yīng)急電源[4].

2.3 柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源的配置方案

柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源由來已久，尤其在某些市電可靠性差的地區(qū)，柴油發(fā)電機(jī)組既能起到應(yīng)急電源的作用，又能作為備用電源，因此在工程中得到廣泛的應(yīng)用.以柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源也可分為一路市電和兩路市電兩種配置方案.一路市電的配置方案多應(yīng)用于市政條件限制無法提供第二路市電，或提供第二路市電成本太高的醫(yī)院建設(shè)項目，由于柴油發(fā)電機(jī)組容量大，運(yùn)行時間長，所以較之兩路市電的配置方案可靠性差別不大.

柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源的配置方案是醫(yī)院應(yīng)急電源設(shè)計的主流，其具有以下優(yōu)點：（1）容量大，連續(xù)工作時間長；（2）運(yùn)行可靠；（3）帶負(fù)載能力強(qiáng)；（4）成本低.

柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源的不足之處在于：啟動時間較長，不能滿足一級負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的運(yùn)行要求，占地面積大，有火災(zāi)隱患，電源質(zhì)量相對較差，有噪音和污染等.盡管存在這些不足，但由于連續(xù)工作時間長，大部分醫(yī)院都選擇裝設(shè)柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源[4].

2.4 EPS作為應(yīng)急電源的配置方案

EPS(Emergency Power Supply)是由互投裝置、自動充電機(jī)、逆變器及蓄電池組等組成的一種應(yīng)急電源設(shè)備.EPS應(yīng)急電源是現(xiàn)代建筑安全保障設(shè)施的重要組成部分，可以靈活地運(yùn)用在消防供電回路末端、個別重要場合等.以EPS作為應(yīng)急電源可分為一路市電和兩路市電兩種配置方案.一路市電的配置方案多應(yīng)用于市政條件限制無法提供第二路市電，或提供第二路市電成本太高的醫(yī)院建設(shè)項目，較之兩路市電的配置方案，一路市電的配置方案可靠性差.

EPS作為應(yīng)急電源的配置方案多用于醫(yī)院改、擴(kuò)建項目，主要原因是由于安裝條件限制無法裝設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組.此類配置方案具有以下優(yōu)點：（1）電網(wǎng)有電時處于靜態(tài)，無噪音，無污染；（2）能自動切換，可實現(xiàn)無人值守；（3）帶負(fù)載能力強(qiáng)，適合電感性、電容性及綜合性負(fù)載的設(shè)備；（4）運(yùn)行可靠；（5）環(huán)保，對環(huán)境要求低.

EPS作為應(yīng)急電源的不足之處在于：成本高，容量低、應(yīng)急供電運(yùn)行時間短，尤其是有切換時間，不能滿足一級負(fù)荷中別重要的負(fù)荷運(yùn)行要求，所以常被用作醫(yī)院的應(yīng)急照明、消防用電設(shè)備（如消防電梯、消防高壓泵等）的應(yīng)急電源[5].

2.5 組合型的配置方案

隨著醫(yī)療技術(shù)和醫(yī)學(xué)裝備的發(fā)展，單一種類的應(yīng)急電源已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足急危重癥患者診療活動，近年來大型三級綜合醫(yī)院的應(yīng)急電源設(shè)計多采用組合型的配置方案.組合型配置方案一般有EPS和UPS組合，柴油發(fā)電機(jī)組和UPS組合，柴油發(fā)電機(jī)組和EPS組合及柴油發(fā)電機(jī)組、UPS、EPS組合四種配置方案.

組合型的配置方案被廣泛應(yīng)用于近年來新建的大型三級綜合醫(yī)院里，其綜合了UPS、柴油發(fā)電機(jī)組及EPS三種應(yīng)急電源配置方案的優(yōu)點，組合型的配置方案的不足之處在于：設(shè)計復(fù)雜，占地面積大，成本高，有運(yùn)行損耗，要求運(yùn)行人員專業(yè)技術(shù)水平較高[6].

3 各種應(yīng)急電源配置方案技術(shù)分析

大型單機(jī)綜合醫(yī)院應(yīng)急電源的配置應(yīng)依據(jù)一級負(fù)荷的允許斷電時間、容量、停電影響等負(fù)荷特性，按照各類應(yīng)急電源在啟動時間、容量大小、持續(xù)供電時間、電能質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保、適用場所等方面的技術(shù)性能，選取合理的應(yīng)急電源配置方案，各種應(yīng)急電源配置方案技術(shù)分析列于表1.

表1 各種應(yīng)急電源配置方案技術(shù)分析表

通過分析，大型三級綜合醫(yī)院市電電源宜采用兩路專線供電到醫(yī)院的變配電所，且兩路應(yīng)均能保證為100%的滿負(fù)荷供電，當(dāng)一路檢修或故障時，另一路不能同時斷電.對于急診搶救室、、重癥監(jiān)護(hù)室、血液病房的凈化室、產(chǎn)房、早產(chǎn)兒室、血液透析室、燒傷病房手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室、心血管造影檢查室等場所中涉及患者生命安全的設(shè)備及照明用電，大型生化儀器、重癥呼吸感染區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)及計算機(jī)中心機(jī)房等一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷[2][3]都宜設(shè)置分散式UPS電源，且宜配備1小時的延遲電池；消防系統(tǒng)和應(yīng)急照明系統(tǒng)宜設(shè)置EPS應(yīng)急電源；應(yīng)急發(fā)電機(jī)組應(yīng)能帶動全院所有一級負(fù)荷.

4 結(jié)語

大型三級綜合醫(yī)院應(yīng)急電源設(shè)計關(guān)系按到患者的生命安全，責(zé)任重大，對當(dāng)今大規(guī)模、高性能的智能醫(yī)院建筑而言，隨著醫(yī)療技術(shù)和醫(yī)學(xué)裝備的迅速發(fā)展，應(yīng)急電源技術(shù)將不斷推陳出新，應(yīng)急電源的設(shè)計有很多問題值得深入研究.

〔1〕中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50052-2009.供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范.北京：中國計劃出版社，2009-11-11.

〔2〕 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 312--2013.醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014-04-01.

〔3〕中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 51039--2014.綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范.北京：中國計劃出版社，2015-08-01.

〔4〕周銀雙，張宏.大型綜合醫(yī)院配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計探討[J].低壓電器，2009，22：51-55+64.

〔5〕秦廣曄，吳小虎.EPS應(yīng)急電源的工作原理及應(yīng)用[A].河南省建筑電氣技術(shù)情報網(wǎng)、河南省建筑專業(yè)委員會、河南省智能建筑專業(yè)委員會.2011建筑工程電氣技術(shù)文集[C].河南：河南省建筑電氣技術(shù)情報網(wǎng)、河南省建筑專業(yè)委員會、河南省智能建筑專業(yè)委員會，2011，84-86.

〔6〕辜文華.株洲市人民醫(yī)院住院樓電氣設(shè)計[D].湖南：湖南大學(xué)，2013.

TU852

A

1673-260X（2017）06-0057-03

2017-04-11