綜合性醫(yī)院建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

何 玉 輝

(中冶南方工程技術(shù)有限公司, 湖北 武漢 430074)

0 引 言

新冠疫情爆發(fā)之后,各省市區(qū)加大了對(duì)醫(yī)療資源的建設(shè)力度。綜合性醫(yī)院科室眾多,用電設(shè)備的類型各異,本文結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目,闡述了醫(yī)院用電負(fù)荷計(jì)算的特點(diǎn),確定了配電房和柴油發(fā)電機(jī)組的容量,對(duì)特殊醫(yī)療設(shè)備供電需求以及各專業(yè)科室照明需求進(jìn)行了總結(jié),并將醫(yī)院建筑防雷和接地措施需要著重考慮的技術(shù)問題進(jìn)行了說明,針對(duì)醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)及需求方案進(jìn)行了歸納總結(jié)。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于某省會(huì)城市醫(yī)療資源相對(duì)較少的區(qū)域,按照三級(jí)甲等醫(yī)院建設(shè),該項(xiàng)目共有4個(gè)單體,其中門診樓一為5層;門診樓二、醫(yī)療技術(shù)樓、門診大廳為4層;住院部為14層;傳染感染樓為3層;液氧站為1層;鍋爐房垃圾站為1層。

其中醫(yī)療技術(shù)樓情況如下:一層包含心電診斷科,腦電診斷科,肌電診斷科,放射影像科;二層包含超聲影像科,醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)科;三層包含眼科治療中心(含日間手術(shù)),內(nèi)鏡檢查科;四層包含血液透析室,多功能室。

傳染感染樓情況如下:一層包含掛號(hào)收費(fèi),呼吸道患者門診,非呼吸道患者門診,感染科藥房,感染科檢驗(yàn),B超,CT,留觀病房;二層包含非呼吸道患者病房;三層為呼吸道患者病房。

地下室合計(jì)三層包含:設(shè)備機(jī)房,汽車停車位,庫房,藥材庫、食堂、餐廳;污廊、太平間、醫(yī)療廢棄用房;地下室除普通停車位外,還有機(jī)械停車位500個(gè)。根據(jù)該市規(guī)劃局對(duì)公共建筑電動(dòng)汽車車位的要求,按20%機(jī)動(dòng)車位數(shù)配備電動(dòng)汽車充電樁,本次共設(shè)置237個(gè)電動(dòng)汽車充電樁。

2 負(fù)荷計(jì)算

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[1-2]及醫(yī)院建筑的特點(diǎn),本項(xiàng)目所有消防負(fù)荷及產(chǎn)房、重癥監(jiān)護(hù)室、早產(chǎn)兒室、手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室等場所的設(shè)備及照明用電,嬰兒室等的診療設(shè)備及照明用電為一級(jí)負(fù)荷特別重要負(fù)荷。

由于在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中,各個(gè)科室無法準(zhǔn)確地提供所有儀器清單,所以在前期配電容量計(jì)算時(shí),需要收集同級(jí)別類型已建成的醫(yī)院資料,參照計(jì)算設(shè)備的容量。

醫(yī)院的公共區(qū)域一般都會(huì)進(jìn)行二次裝修,此處的預(yù)留電量也是難以準(zhǔn)確計(jì)算的。除普通照明用電以外,開水間、衛(wèi)生間內(nèi)可能還有洗衣機(jī)、微波爐等用電設(shè)備,針對(duì)以上問題,進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí),首先與院方進(jìn)行深入的交流和溝通,確定各樓層各科室的大致需求;其次確定各科室單位面積參數(shù)指標(biāo)。

如醫(yī)技樓包含檢查科室眾多,設(shè)備儀器量很大,要根據(jù)設(shè)備使用特點(diǎn)計(jì)算容量,很多設(shè)備是斷續(xù)工作制,要換算到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下計(jì)算出整個(gè)醫(yī)技樓所需的容量。根據(jù)文獻(xiàn)[3]第1.2章節(jié)計(jì)算出裝機(jī)容量一級(jí)負(fù)荷的容量為6 300 kW(包含消防負(fù)荷1 500 kW,計(jì)算變壓器容量時(shí)不計(jì)入),其中一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷為1 455 kW;二級(jí)負(fù)荷(扶梯、空氣凈化機(jī)組、換熱站等)功率合計(jì)約284 kW;三級(jí)負(fù)荷(一般負(fù)荷及照明等)功率合計(jì)約為3 590 kW。

根據(jù)各棟樓的負(fù)荷密度計(jì)算出所需要的供電容量,醫(yī)院高低壓配電系統(tǒng)單線圖如圖1所示。

圖1 醫(yī)院高低壓配電系統(tǒng)單線圖

從圖1可以看出,為了減少風(fēng)機(jī)、水泵、冷水機(jī)組等沖擊性負(fù)荷起動(dòng)時(shí)對(duì)醫(yī)技設(shè)備的影響,醫(yī)技設(shè)備由1#、2#變壓器供電,冷水機(jī)組、冷卻水泵、風(fēng)冷熱泵等沖擊性設(shè)備由7#、8#變壓器供電。

3 供電電源和配電房選址

本工程變配電所的供電電源由外部市政兩處變電站分別引來。要保障醫(yī)院的用電安全和可靠,兩路10 kV電源互為熱備用。正常運(yùn)行時(shí),主供1回供電容量為6 600 kVA,主供2回供電容量為6 600 kVA,當(dāng)任意一電源失電時(shí),另一路電源可以承擔(dān)全部三級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、一級(jí)負(fù)荷、一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷容量。這也是醫(yī)院作為關(guān)系生命安全的建筑,其兩路10 kV供電采用100%備用區(qū)別于其他民用建筑之處。另外醫(yī)院的二期規(guī)劃需另引兩路10 kV高壓電源。

配電房的設(shè)置關(guān)系到整個(gè)醫(yī)院的電氣用電安全及保障,且醫(yī)院的用電負(fù)荷級(jí)別很高,所需的配電容量較大。配電房面積內(nèi)含高壓柜、低壓柜、變壓器、電纜溝等內(nèi)容,在配電房布置階段與建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè)會(huì)商,將其布置在整個(gè)地塊的南側(cè),且房間一側(cè)靠地下室外墻,便于市政高壓進(jìn)線。在地下室設(shè)置的配電房建筑完成面比地下室建筑標(biāo)高300 mm,并且設(shè)置有門檻,以防止發(fā)生較大洪澇災(zāi)害時(shí)將配電所設(shè)備淹沒。高、低壓配電房內(nèi)的設(shè)備統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 高、低壓配電房內(nèi)的設(shè)備統(tǒng)計(jì)

4 柴油發(fā)電機(jī)房容量

當(dāng)市政電源突然故障時(shí),需要保障的用電負(fù)荷為所有二級(jí)及以上負(fù)荷用電,且需要為消防負(fù)荷供電。經(jīng)計(jì)算需要的柴油機(jī)組容量為1600 kW。尋找合適的位置,在地下一層設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房,并將其排煙井通往地上建筑屋面。

發(fā)電機(jī)組設(shè)置自動(dòng)和手動(dòng)起動(dòng)裝置,當(dāng)外部兩路電源故障時(shí),從變配電所發(fā)出失電信號(hào)至柴油發(fā)電機(jī)房,信號(hào)延時(shí)0～10 s起動(dòng)機(jī)組,15 s內(nèi)達(dá)到電壓質(zhì)量要求,投入額定負(fù)載運(yùn)行,滿足一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷與消防負(fù)荷的供電需要。

機(jī)房內(nèi)設(shè)置總儲(chǔ)存量不大于1 m3的儲(chǔ)油間,且儲(chǔ)油量需要滿足大于一整天滿負(fù)荷運(yùn)行的要求,而本項(xiàng)目用地情況緊張,無設(shè)置室外儲(chǔ)油罐的條件。根據(jù)考察,距離醫(yī)院2 km之內(nèi)有一座正在使用的加油站,距離醫(yī)院3 km之內(nèi)還另有一座正在使用的加油站,燃油來源可靠且運(yùn)輸方便,故在本項(xiàng)目柴油發(fā)電機(jī)房室外預(yù)留供油口來滿足緊急情況的供油需求。柴油發(fā)電機(jī)組供電系統(tǒng)圖如圖2所示。

對(duì)于要求供電間斷時(shí)間t不大于0.5 s的手術(shù)室照明、重要醫(yī)療設(shè)備、電子信息設(shè)備機(jī)房等用電,采用在線式UPS作為應(yīng)急安全電源,UPS應(yīng)急供電時(shí)間不小于15 min,并與柴油發(fā)電機(jī)組配合使用。

5 特殊醫(yī)療設(shè)備的供電

醫(yī)技樓的搶救室、血液透析室、心腦電診斷室、電梯等為二級(jí)及以上負(fù)荷級(jí)別,且設(shè)備特殊,故用電分別從配變電所引出專用回路供電,醫(yī)技樓特殊設(shè)備供電干線圖如圖3所示。

需要注意的是,電源進(jìn)線要濾除諧波,滿足電壓質(zhì)量要求。

6 照明系統(tǒng)

本工程各場所照明標(biāo)準(zhǔn)值按《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[4]選取,隨著LED光源技術(shù)的發(fā)展,其眩光、均勻度都有很大進(jìn)步。醫(yī)院的一般照明均采用LED燈具。公共場所的照明采用智能照明控制系統(tǒng)。在照明配電箱中,均留有智能照明回路,經(jīng)過總線接入智能控制模塊,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)燈具滿足節(jié)能減排、綠色環(huán)保建筑的要求。

醫(yī)療診療區(qū)域按照照度要求常規(guī)布置燈具,住院部各層病房走廊燈具不是居中布置,而是偏中線布置避免給躺臥的病人造成炫光。病房內(nèi)在門口玄關(guān)處設(shè)置筒燈,床位設(shè)置吊頂燈具,床頭設(shè)置壁燈且按鈕就近床位距地1.2 m。智能照明控制配電系統(tǒng)圖如圖4所示。

圖2 柴油發(fā)電機(jī)組供電系統(tǒng)圖

保障項(xiàng)目滿足消防要求,著重需要重視消防應(yīng)急照明和疏散指示。《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》[5]規(guī)定距地面8 m及以下應(yīng)急照明燈具應(yīng)采用A型燈具(即工作電壓均不大于DC 36 V的消防應(yīng)急燈具)。

消防應(yīng)急照明在醫(yī)院建筑中作為一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷,由雙重電源加柴油發(fā)電機(jī)供電,由于醫(yī)院應(yīng)急照明末端點(diǎn)位多,采用燈具自帶蓄電池,當(dāng)蓄電池衰減需要更換時(shí),工程量非常大,因此本項(xiàng)目采用集中電源集中控制型應(yīng)急照明系統(tǒng)。

醫(yī)技樓和門診樓的多功能會(huì)議室層高均大于8 m,消防應(yīng)急照明設(shè)計(jì)時(shí)采用A型燈具和B型燈具結(jié)合的方式,小于8 m安裝A型燈具(疏散指示和疏散出口燈具等),大于8 m安裝A型安裝時(shí),配電回路末端壓降過大,故在大于8 m以上安裝B型燈具(AC 220 V),并滿足疏散照度的要求。

圖3 醫(yī)技樓特殊設(shè)備供電干線圖

圖4 智能照明控制配電系統(tǒng)圖

在消防安防控制室、電子信息機(jī)房、財(cái)務(wù)室、地下室的消防水泵房、自備柴油發(fā)電機(jī)房、變配電房、防排煙機(jī)房以及發(fā)生火災(zāi)時(shí)仍需正常工作的場所,設(shè)置了備用照明燈具,其照度不低于正常照明。

7 防雷及接地設(shè)計(jì)

醫(yī)療建筑有手術(shù)室、搶救室等特殊場所,其防雷電安全設(shè)計(jì)有特殊性,需要重點(diǎn)考慮。

醫(yī)院屬于人員密集場所,按照二類防雷等級(jí)設(shè)計(jì),在各個(gè)建筑屋面敷設(shè)接閃帶網(wǎng)格為12 m×8 m或10 m×10 m;本項(xiàng)目電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)按A級(jí)設(shè)置,為防止雷電感應(yīng)引起的過電流、過電壓對(duì)醫(yī)療設(shè)備的破壞,在地下室總配電房高壓側(cè)裝設(shè)接閃器,在配電屏低壓側(cè)裝設(shè)I級(jí)SPD,其沖擊電流不小于20 kA(10/350 μs,Up≤2.5 kV,Uc為420 V);在電梯機(jī)房、各層總配電箱內(nèi)裝設(shè)Ⅱ級(jí)SPD;末端配電箱內(nèi)裝設(shè)Ⅲ級(jí)SPD,其標(biāo)稱放電電流不小于40 kA(8/20 μs,Up≤1.5 kV,Uc為420 V);此外屋頂?shù)氖彝怙L(fēng)機(jī)、冷水機(jī)組和泛光照明配電箱進(jìn)線處也裝設(shè)Ⅱ級(jí)SPD。

在施工安裝時(shí),為了防止管線上寄生電感對(duì)防雷電感應(yīng)保護(hù)的影響,各級(jí)浪涌保護(hù)器SPD連接導(dǎo)線應(yīng)短直,其連接至配電箱接線排的其長度不宜超過0.5 m,并固定牢靠。

醫(yī)療場所電氣安全防護(hù)按照要求分為三類[6],二類是指醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體內(nèi)接觸、手術(shù)室以及電源中斷或故障后將危及患者生命安全的醫(yī)療場所。二類醫(yī)療場所配電系統(tǒng)圖如圖5所示。

圖5 二類醫(yī)療場所配電系統(tǒng)圖

醫(yī)院手術(shù)室、搶救室、ICU等醫(yī)療場所要采用IT接地系統(tǒng),中性點(diǎn)對(duì)地完全隔離,系統(tǒng)負(fù)載中的外殼經(jīng)PE線接地,即如果發(fā)生單相接地故障,由于泄漏的電容很大,對(duì)相線構(gòu)成回路,其剩余電流非常小,不會(huì)危機(jī)患者生命安全;且設(shè)置的斷路器只報(bào)警不動(dòng)作,保障了醫(yī)療用電的持續(xù)性和患者安全。

另根據(jù)該市醫(yī)療機(jī)構(gòu)醫(yī)院感染重點(diǎn)部門建筑衛(wèi)生學(xué)評(píng)審專家的建議,針對(duì)移動(dòng)式醫(yī)療設(shè)備采用絕緣銅芯導(dǎo)線接地設(shè)計(jì)。該醫(yī)院地下車庫有機(jī)械停車位,為保證其安全,每組機(jī)械停車均設(shè)置輔助等電位端子板與地下室結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)可靠接地。

8 結(jié) 語

醫(yī)療建筑中用電場所繁多且用電設(shè)備種類各異,進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí),要依據(jù)設(shè)備使用類型、建筑類型進(jìn)行容量計(jì)算。在設(shè)置變配電房和柴油發(fā)電機(jī)房、儲(chǔ)油間時(shí)要考慮保障醫(yī)院用電不間斷的特點(diǎn)。對(duì)于手術(shù)室、新生兒室等特殊場所照明設(shè)計(jì)要考慮照度、炫光、潔凈無菌等要求。二類醫(yī)療場所要著重進(jìn)行局部的IT接地設(shè)計(jì)等?？傊?供電容量設(shè)置合理、保障供電持續(xù)可靠、末端設(shè)備用電安全是醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和關(guān)鍵。