基于防雷設計在醫(yī)院建筑的應用

劉兆佳

（廣州市海珠區(qū)防雷設施檢測所　廣東　廣州　510260）

基于防雷設計在醫(yī)院建筑的應用

劉兆佳

（廣州市海珠區(qū)防雷設施檢測所廣東廣州510260）

目前來說，很多的醫(yī)院為了治療需要引進先進的醫(yī)療設備，但這些很可能在使用的過程中受到雷擊，這樣會間接地給醫(yī)院帶來很多損失。因此，對醫(yī)院建筑進行防雷設計很有必要。本文通過對醫(yī)院大樓、醫(yī)療設備和醫(yī)院的信息網(wǎng)絡系統(tǒng)的防雷設計進行探討，分析防雷設計在醫(yī)院建筑中的應用，希望給予廣大同行們以借鑒和參考。

醫(yī)院建筑；防雷等級；接地；配電系統(tǒng)

引言

隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，大多數(shù)的醫(yī)院采用的高新技術(shù)的醫(yī)療設備和現(xiàn)代信息系統(tǒng)，當然這其中也會存在著使用時的安全問題，這是每家醫(yī)院都必須考慮到的問題。畢竟，每年都會有很多醫(yī)院建筑或者設備由于絕緣強度低和過電壓耐受能力差而受到雷擊的損害。因此，重視對雷電的系統(tǒng)防護工程尤為重要，這就包括三方面：醫(yī)院建筑大樓、醫(yī)療設備以及醫(yī)院信息系統(tǒng)的防雷設計。醫(yī)院建筑不是一個簡單的系統(tǒng)工程，它始終扮演著不可取代的角色。設計人員在設計中要對細節(jié)方面特別注重，嚴格按照規(guī)范條例執(zhí)行，盡早完善規(guī)范不夠合理的地方，確保醫(yī)院建筑的防雷設計做到安全可靠、保證技術(shù)質(zhì)量、費用合理，有效率的預防雷害的沖擊，保障人民生命財產(chǎn)安全。

1　醫(yī)療場所防雷等級

在進行建筑物防雷設計之前，首先要確定好建筑物的防雷等級。在建筑物的相關(guān)防雷設計規(guī)范中，是按照建筑物的類別對建筑物的防雷進行劃分的，主要是按照建筑物的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的概率和后果，分為三類建筑，其中最重要的是建筑物的預計年雷擊次數(shù)（N）。有時，還要考慮建筑物本身的性質(zhì)。

為了直觀明了的說明問題，以建筑物長度（L）為60m，寬度（W）為13m，等效高度（H）分別為7m、10m、15m、20m時計算N值，廣州地區(qū)雷擊大地的年平均密度N為2.77次/（km2·a）。計算結(jié)果見表1。

表l　廣州地區(qū)某建筑物年預計雷擊次數(shù)計算結(jié)果（單位：次）

從表1中我們可以知道，廣州地區(qū)當k=1時，N均小于0.06次/a，這表示對于一般的建筑物，通常不用設置防雷設施。當k= 1.5、1.7、2.0時，等效高度分別在10m、15m、20m以上的一般建筑物都要做第3類防雷設計，不到此高度的建筑物通常也不用設置防雷設施，而對于人員密集的公共建筑物的N>0.06次/a時就要做第二類防雷設計。

2　防直擊雷設計

醫(yī)院建筑大樓通過建筑物的主鋼筋，上部與接閃器連接，下部與地網(wǎng)連接，中間又通過各層的均壓網(wǎng)相連接，對建筑物的金屬管線進行均壓等電位連接，具有特殊要求的各種不同地線進行等電位處理，形成了一個法拉第籠式接地系統(tǒng)，它能有效消除等電位反擊，具體符合下列要求：

（1）安裝避雷線和避雷網(wǎng)時要將突出屋面的物體都處于接閃器保護范圍內(nèi)，避雷網(wǎng)的尺寸要小于10m×10m，防直擊雷的接地裝置要圍繞建筑物鋪設成環(huán)形接地體。

（2）避雷網(wǎng)和避雷帶都要采用圓鋼，圓鋼的直徑要大于10mm。

（3）接閃器要熱鍍鋅或者涂漆。對于腐蝕性較大的場所，還要采用相對的抗腐蝕措施。

（4）構(gòu)件內(nèi)有箍筋連接的鋼筋，鋼筋與鋼筋之間的連接要采用土建施工中的綁扎法或者焊接。

（5）可以利用建筑物周圍的柱子鋼筋作為引下線，根據(jù)跨度設引下線，引下線之間的平均間距不大于18m。

3　醫(yī)院建筑大樓防雷設計

現(xiàn)在的很多大型醫(yī)院的建筑大樓的布局都比較分散，這樣也較容易發(fā)生雷擊事件，對于這些建筑，可以對醫(yī)院建筑的防雷設計從建筑外部和建筑內(nèi)部兩方面來探討：

3.1大樓外部防雷設計

3.1.1避雷帶和引下線的設置

按照相關(guān)防雷設計規(guī)范的要求，醫(yī)院建筑大樓的頂部一般都要設置避雷針或者避雷網(wǎng)，以便使得整個建筑都能夠在接閃器的范圍內(nèi)，然后通過引下線的合理布置，再從大樓頂部到地底下接入符合相關(guān)規(guī)范的接地導體，這對于醫(yī)院建筑來說是最基本的措施。

3.1.2接地的設計

醫(yī)院建筑大樓外部能露出來的所有的金屬都要與避雷帶都穩(wěn)定的連接方式，并且都要在避雷帶的范圍內(nèi)，對于水管、冷氣管以及電線的防護管這樣的引入管線都單獨接在地上，再把這個地線接到總地線上，這樣可以通過降低建筑大樓內(nèi)的雷電流來減小雷擊造成的損害。

3.1.3玻璃幕墻的雷電防護設計

在對醫(yī)院建筑大樓的玻璃幕墻進行施工時，除了要設置好醫(yī)院大樓里該有的避雷設施外，還要對玻璃幕墻上的金屬龍骨架以及外墻的鋁合金窗與原有的避雷設施進行等電位連接，這樣整個醫(yī)院建筑大樓就成為了一個等電位連接體。在醫(yī)院建筑大樓的玻璃幕墻遭受電擊時，能夠通過接地設備迅速釋放電流。

3.2大樓內(nèi)部防雷設計

3.2.1布線合理

數(shù)據(jù)通信線和地線的布設主要設置在醫(yī)院建筑大樓的中部，線纜的線槽設計要遠離大樓立柱以及橫梁部位。為了抗電磁輻射，避免有隱含的感應環(huán)路，衛(wèi)星接收機的高頻電纜的布設都在建筑大樓的中部，而且高頻線布設時要記得遠離引下線布設，防止高頻線因此受到引下線的電磁干擾。為了減少干擾，醫(yī)院建筑大樓中機房室里的數(shù)據(jù)通信線要采用光纜線。

3.2.2屏蔽功能設計

為了進一步減少大樓在遭受電擊時的設備儀器受到的損害，在醫(yī)院大樓的重要方位會有屏蔽功能。比如醫(yī)院的中心機房室，可以采用六面金屬網(wǎng)布置房間，起到次級屏蔽的作用。有些房間的屏蔽線和線槽至少要有兩點和地線相連接，對于不同的醫(yī)療設備，屏蔽方法也不不同。

3.2.3電源系統(tǒng)防護設計

一般來說，雷擊的傳播主要靠電線這樣的導體傳播，所以，醫(yī)院的電源系統(tǒng)也要另外設置專門的防雷設施，防止雷擊的瞬間高壓會對電源系統(tǒng)造成破壞。根據(jù)相關(guān)的防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范，380V低壓線路主要分三級進行過壓保護：一級保護是在高壓變壓器的后端到大樓總電源系統(tǒng)的前端的電纜內(nèi)芯線兩邊設置電涌保護器，二級保護是在大樓總電源系統(tǒng)到各樓層的電力分配箱的電纜內(nèi)芯線設置電涌保護器，三級保護是在所有重要以及精密的醫(yī)療設備的UPS前端對地安放電涌保護器。

4　醫(yī)療設備的防雷設計

醫(yī)療設備是醫(yī)院的重要的醫(yī)療工具，對病人來說相當重要，所以，保護好這些精密的醫(yī)療設備也是很有必要的。

4.1醫(yī)療設備供電系統(tǒng)防雷設計

為了防止雷擊瞬間產(chǎn)生的高壓加載到醫(yī)院醫(yī)療設備的電源系統(tǒng)中，可以在電源系統(tǒng)中設置避雷器，盡量的將損失減小到最小。

4.2醫(yī)療設備防雷電輻射設計

因為大多數(shù)的醫(yī)療設備都由集成電路來控制，這樣就使得醫(yī)療設備在某種程度上很容易受到電磁輻射的影響，進而會導致控制系統(tǒng)由于信號錯亂而無法正常運行，更嚴重的會擊穿集成電路的芯片，導致醫(yī)療設備癱瘓。一般會采用把醫(yī)療設備的接地端與一根電阻不大于2Ω的標準地線纜連接，一塊接到醫(yī)院建筑大樓的公共地線端子上，禁止把同一根地線連接到多臺醫(yī)療儀器上，另外盡量不要在雷電時使用醫(yī)療設備，最好還要拔掉儀器的電源插頭。

5　醫(yī)院信息網(wǎng)絡系統(tǒng)防雷設計

現(xiàn)在的很多醫(yī)院都有屬于自己的信息網(wǎng)絡系統(tǒng)，這樣既方便病人的看病又能減少醫(yī)療人員的工作量，所以，信息網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用也漸漸的得到廣泛應用，對于醫(yī)院信息網(wǎng)絡系統(tǒng)的防雷設計主要由以下幾個方面：

5.1電源供電系統(tǒng)防雷設計

為了將雷電的影響減到最小，在醫(yī)院信息網(wǎng)絡系統(tǒng)中，主機服務器、路由器、交換機、打印機以及計算機等都可以采用與醫(yī)療設備一樣的防雷設計。

5.2防止靜電干擾

在醫(yī)院信息網(wǎng)絡系統(tǒng)中的很多組成部分與高精密儀器設備一樣，都有集成電路芯片，遭受雷電時都會產(chǎn)生很強的靜電效應，控制芯片很有可能在靜電效應產(chǎn)生時被瞬間擊穿，患者的醫(yī)療數(shù)據(jù)也會因此丟失，對整個醫(yī)院的正常運行造成很大的影響。所以，不僅要令系統(tǒng)設備接地，還要在設備中設置除靜電設備。工作人員在操作設備之前先對自身除靜電，操作時還要帶上防靜電手環(huán)。在醫(yī)院信息網(wǎng)絡系統(tǒng)的機房控制室中，鋪設防止靜電的地板，可以有效避免靜電干擾。

5.3防止雷電通過網(wǎng)線入侵

在醫(yī)院信息網(wǎng)絡系統(tǒng)中應用的網(wǎng)線都屬于銅質(zhì)導線，比較容易受到雷擊影響，所以在布置網(wǎng)線時要繞開門窗，不要將銅質(zhì)的網(wǎng)線放到室外，還要嚴禁飛線架設，這種方法最容易受到雷擊。在進行系統(tǒng)網(wǎng)線的布設時，在室內(nèi)一般采用六芯網(wǎng)線施工，而在室外飛線架設的網(wǎng)線布設就要采用重裝鎧甲光纜，因為這種網(wǎng)線的抗拉強度很強，還有良好的抗腐蝕性，可以有效防止雷電的入侵。條件好的醫(yī)院可以全部采用這種光纜，不僅可以使得醫(yī)院的信息網(wǎng)絡系統(tǒng)安全穩(wěn)定，而且網(wǎng)線的帶寬大，能夠滿足醫(yī)院信息網(wǎng)絡系統(tǒng)的需求。

6　結(jié)語

按照之前防雷設計的相關(guān)經(jīng)驗，雷電活動相對來說是一個隨機的過程，防雷的保護率不可能達到100%，防雷設計也是一項復雜并且綜合性比較強的工作。所以，在進行醫(yī)院建筑的防雷設計時，要充分了解建筑物的結(jié)構(gòu)和功能，根據(jù)需要的保護程度和雷電的活動規(guī)律來確定有關(guān)設計，同時還要考慮建筑物的受擊能力，對不同的房間和不同的設備采取不同的防雷設計，這樣能夠起到整體優(yōu)化的作用。

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TU856

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2015-5-22