某大型綜合醫(yī)療建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

盧海峰, 周晨亮

(浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院, 浙江 杭州 310006)

0 引 言

近年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,各地新建不少大型綜合醫(yī)療建筑。由于大型醫(yī)療建筑功能復(fù)雜,醫(yī)療診斷和治療設(shè)備眾多,對(duì)供配電系統(tǒng)提出較高要求。因此,供配電的合理設(shè)計(jì)對(duì)于保障醫(yī)院的安全、可靠運(yùn)行尤為重要。

1 項(xiàng)目概況

浙江省某綜合性三級(jí)甲等醫(yī)院門(mén)診醫(yī)技住院康復(fù)樓,其功能涵蓋門(mén)診、急診、健康管理中心、檢驗(yàn)科、住院部、手術(shù)部、中心供應(yīng)、動(dòng)力中心、病理科、地下車(chē)庫(kù)及設(shè)備機(jī)房等,總建筑面積約為12萬(wàn)m2,建筑主體高度為84.1 m,地下2層,地上21層,屬于一類(lèi)高層建筑,耐火等級(jí)為一級(jí)。

2 負(fù)荷分級(jí)及供電要求

2.1 負(fù)荷分級(jí)

該項(xiàng)目在施工期間多本規(guī)范修改。在最后裝修圖實(shí)施時(shí),根據(jù)消防部門(mén)及圖審單位建議,基本按照現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB 51039—2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、JGJ 16—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》等[1-3]進(jìn)行負(fù)荷分級(jí)。根據(jù)上述規(guī)范,該工程負(fù)荷分級(jí)如下:

(1) 一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。包括急診搶救室、血液病房的凈化室、產(chǎn)房、重癥監(jiān)護(hù)室、早產(chǎn)兒室、血液透析室、手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室等場(chǎng)所中涉及患者生命安全的設(shè)備和照明用電及大型生化儀器。

(2) 一級(jí)負(fù)荷。包括急診搶救室、血液病房的凈化室、產(chǎn)房、重癥監(jiān)護(hù)室、早產(chǎn)兒室、血液透析室、手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室等場(chǎng)所中的除一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的其他用電設(shè)備;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用電;急診診室、急診觀察室及處置室、嬰兒室、內(nèi)鏡檢查室、影像科、放射治療室、核醫(yī)學(xué)室等場(chǎng)所的診療設(shè)備及照明用電;門(mén)診醫(yī)技和住院部30%的走道照明;病理科的取材室、制片室、鏡檢室的用電設(shè)備;配電室照明用電;客梯、排污泵、生活水泵;警衛(wèi)照明,障礙照明以及所有消防設(shè)備。

(3) 二級(jí)負(fù)荷。包括中心供應(yīng)室、空氣凈化機(jī)組、采暖鍋爐及換熱站等用電。

(4) 三級(jí)負(fù)荷。不屬于一、二級(jí)的其他電力負(fù)荷。

2.2 醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類(lèi)別劃分與自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間要求

由于醫(yī)療建筑的特殊性,JGJ 312—2013根據(jù)不同醫(yī)療場(chǎng)所對(duì)電氣安全防護(hù)的要求,將醫(yī)療場(chǎng)所分為下列三類(lèi):0類(lèi),不使用醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件的醫(yī)療場(chǎng)所;1類(lèi),醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體表、體內(nèi)(除2類(lèi)醫(yī)療場(chǎng)所所述部位外)接觸的醫(yī)療場(chǎng)所;2類(lèi),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的醫(yī)療場(chǎng)所[4-6]。

醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類(lèi)別劃分與要求自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間如表1所示。

表1 醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類(lèi)別劃分與要求自動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間

注：(a)涉及生命安全的電氣設(shè)備及照明,(b)不作為手術(shù)室時(shí)。

由此可見(jiàn),在醫(yī)療建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),不僅需要考慮各場(chǎng)所的負(fù)荷等級(jí),還要考慮各醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類(lèi)別劃分與要求自動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間。

3 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 市電電源設(shè)計(jì)

結(jié)合負(fù)荷分級(jí)、醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類(lèi)別劃分與自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間要求,與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)溝通后該工程采用兩路10 kV進(jìn)線,進(jìn)線采用電纜埋地方式引入,兩路電源同時(shí)工作互為備用。其中一路電源中斷供電時(shí),另一路電源能承擔(dān)全部一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷、一級(jí)負(fù)荷及二級(jí)負(fù)荷。

3.2 應(yīng)急電源設(shè)計(jì)

為保證一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷、一級(jí)負(fù)荷,以及甲方要求市電斷電時(shí)需保障的負(fù)荷及消防負(fù)荷供電的可靠性,該工程設(shè)置一臺(tái)1 500 kW快速自起動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。當(dāng)正常供電電源中斷供電時(shí)自動(dòng)起動(dòng),并在15 s內(nèi)向規(guī)定的用電負(fù)載供電;當(dāng)正常供電電源恢復(fù)供電后,延時(shí)切換并停機(jī)。此外,對(duì)于停電時(shí)間要求自動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間≤0.5 s的負(fù)荷,如手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室、搶救室、血透、檢驗(yàn)科大型生化儀器、產(chǎn)房、早產(chǎn)兒室以及重要的計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)備用電等,設(shè)置在線式不間斷電源(UPS),且應(yīng)急供電時(shí)間≥15 min。

3.3 配電變壓器數(shù)量設(shè)計(jì)

根據(jù)負(fù)荷具體情況,在-1F變電所內(nèi)設(shè)置SCBH15-1600 kVA 6臺(tái),SCBH15-500 kVA 2臺(tái),其中1#～4#變壓器對(duì)大樓的照明、動(dòng)力及消防負(fù)荷供電,5#、6#變壓器對(duì)空調(diào)動(dòng)力等供電,7#、8#變壓器為醫(yī)療設(shè)備專(zhuān)用變壓器。供電方案示意如圖1所示。

圖1 供電方案示意

4 典型醫(yī)療場(chǎng)所低壓配電設(shè)計(jì)

醫(yī)療建筑內(nèi)用電性質(zhì)復(fù)雜,在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)各用電設(shè)備的特性采用不同的供電方式。對(duì)于單臺(tái)容量較大的負(fù)荷或比較重要負(fù)荷,如冷凍機(jī)、潔凈手術(shù)部、醫(yī)療設(shè)備、計(jì)算機(jī)房等采用放射式供電;對(duì)于一般負(fù)荷,采用樹(shù)干式與放射式相結(jié)合的供電方式。

4.1 潔凈手術(shù)部

為了保證用電可靠性,潔凈手術(shù)部根據(jù)防火分區(qū)及潔凈區(qū)的劃分,分別設(shè)置配電總柜。配電總柜設(shè)置在非潔凈區(qū),采用雙電源供電,其中一路引自應(yīng)急母線,設(shè)置自動(dòng)切換。后端經(jīng)UPS后再分配至每個(gè)潔凈手術(shù)室的專(zhuān)用配電箱。手術(shù)室內(nèi)除手術(shù)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及非生命支持系統(tǒng)的電氣設(shè)備外,其他用于維持生命、外科手術(shù)和其他位于患者區(qū)域的醫(yī)療電氣設(shè)備及系統(tǒng)的回路均采用醫(yī)療場(chǎng)所局部IT系統(tǒng)供電。手術(shù)室內(nèi)其他采用TN-S系統(tǒng)供電的終端回路均設(shè)置短路及過(guò)負(fù)荷保護(hù)。手術(shù)室配電系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 手術(shù)室配電系統(tǒng)

4.2 大型診療設(shè)備配電

考慮到放射科及體檢中心設(shè)置大量的診療設(shè)備,為減少對(duì)敏感電子設(shè)備的干擾,設(shè)置2臺(tái)診療設(shè)備專(zhuān)用變壓器。所有大型診療設(shè)備均采用雙電源供電,設(shè)置自動(dòng)切換。為了確保診療設(shè)備的正常運(yùn)行,設(shè)備廠家往往會(huì)對(duì)電源內(nèi)阻或線路壓降提出要求。

以飛利浦 Precedence SPECT CT為例,按廠家提供數(shù)據(jù),要求容量為112 kVA,額定負(fù)載為80 kVA,瞬時(shí)電流為135 A,要求相間內(nèi)阻小于0.2 Ω。因此,采用額定電流為160 A的塑殼斷路器進(jìn)行保護(hù)。另結(jié)合該工程實(shí)際情況,變壓器與配電柜距離為50 m左右,電纜線徑建議不小于70 mm2,且保護(hù)接地線的線徑與相線相同。

4.3 ICU配電

為保證用電可靠性,重癥監(jiān)護(hù)室(ICU)采用雙電源供電,其中一路引自應(yīng)急母線,設(shè)置自動(dòng)切換。后端經(jīng)UPS后再分配至末端各用電回路。ICU內(nèi)除照明及非生命支持系統(tǒng)的電氣設(shè)備外,其他用于維持生命、重癥患者的實(shí)時(shí)監(jiān)控和其他位于患者區(qū)域的醫(yī)療電氣設(shè)備及系統(tǒng)的回路均采用醫(yī)療場(chǎng)所局部IT系統(tǒng)供電。

4.4 檢驗(yàn)科供電

檢驗(yàn)科設(shè)備儀器眾多且用電要求各不相同,因此在設(shè)計(jì)之前需與甲方確認(rèn)科室內(nèi)主要設(shè)備的用電功率及供電要求?？紤]到該工程檢測(cè)儀器較多,且血液自動(dòng)分析流水線、尿液分析流水線、科室內(nèi)電腦等均要求采用UPS供電。為提高用電可靠性,在檢驗(yàn)科內(nèi)設(shè)置2個(gè)專(zhuān)用配電箱,兩者均采用雙電源供電(一路引自應(yīng)急母線)。其中,一只配電箱后端經(jīng)UPS后再分配至末端各用電回路,供要求自動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間≤0.5 s的負(fù)荷使用。

4.5 普通病房配電

該工程病房主要集中在塔樓區(qū)域,考慮到安全性與可擴(kuò)展性,除走道照明外,塔樓照明及插座采用兩條密集型封閉母線供電,兩條母線互為備用。奇偶樓層總配電箱電源分別引自不同母線,當(dāng)一條母線出現(xiàn)故障或檢修時(shí),有供電需求的樓層可手動(dòng)切換到另一條母線上,以保證該區(qū)域的供電需求。病房?jī)?nèi)設(shè)置小配電箱,電源引自樓層總配電箱。

4.6 陽(yáng)光產(chǎn)房配電

陽(yáng)光產(chǎn)房為院區(qū)特色醫(yī)療項(xiàng)目,因此甲方對(duì)該區(qū)域供電提出較高的要求。在電氣設(shè)計(jì)中產(chǎn)房樓層設(shè)產(chǎn)房照明插座用總配電箱,采用雙電源供電,其中一路引自應(yīng)急母線,設(shè)自動(dòng)切換。產(chǎn)房?jī)?nèi)設(shè)小配電箱,電源引自樓層總配電箱。陽(yáng)光產(chǎn)房樓層空調(diào)及熱水均采用放射式供電。

5 結(jié) 語(yǔ)

醫(yī)療建筑作為民用建筑中相對(duì)復(fù)雜的建筑,電氣設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分了解各醫(yī)療場(chǎng)所的醫(yī)療工藝流程和要求,及時(shí)與其他專(zhuān)業(yè)人員、醫(yī)療設(shè)備廠家、醫(yī)院各科室工作人員及電力部門(mén)溝通,這樣才能設(shè)計(jì)出安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的供配電系統(tǒng)。

[1]醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范:JGJ312—2013[S].

[2]供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范:GB50052—2009[S].

[3]綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范:GB51039—2014[S].

[4]林紅.某三甲綜合醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)[J].建筑電氣,2015,34(9):25-29.

[5]查慧勤.大中型醫(yī)院建筑供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].安徽建筑,2016(3):214-216.

[6]陳宇.三甲級(jí)醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣,2017,8(2):58-62.