某辦公樓改建為醫(yī)療建筑的電氣設計

黃 榮

(上海中森建筑與工程設計顧問有限公司，上海 200062)

1 概述

隨著我國城市化進程的加劇，老齡化社會的到來，二孩政策的全面開展，現(xiàn)有醫(yī)院已不能滿足廣大民眾對醫(yī)療保健需求的日益增長，醫(yī)院現(xiàn)有用地和醫(yī)療、教學設施用房已遠遠無法滿足實際需要，醫(yī)院的改擴建迫在眉睫。

另一方面，房地產(chǎn)市場面臨著總量過剩、結構失衡的挑戰(zhàn)，各地政府有著“去庫存”壓力。因此，改造現(xiàn)有功能過剩的建筑為人民大眾急需的醫(yī)療建筑，既能滿足居民對醫(yī)療服務的需求，又使建筑本體的經(jīng)濟效益和社會效益得以充分發(fā)揮；不僅盤活庫存，促進市場再平衡和經(jīng)濟平穩(wěn)增長，且改造更新可最大限度地減少能源和材料的消耗，可減少大量建筑垃圾及其對環(huán)境的污染。

2 工程概況

本項目位于山東省，將原辦公樓(22層結構封頂)改建為婦幼保健院病房樓(以下簡稱為病房樓)，并緊鄰此樓西側新建門診樓。

原辦公樓為框筒結構，地上22層，地下1層，裙房2層。地下1層為停車庫、設備用房；1層為公共大廳、廚房；2層為食堂；3層～22層為辦公。地下層層高5.3 m，1層、2層層高5.4 m，其余層高4.2 m；建筑總高度97 m?？偨ㄖ娣e：32 684 m2，其中地上27 890 m2，地下4 794 m2。

病房樓集醫(yī)療、保健、科研、急救于一體，功能涵蓋：兒童保健，婦科保健，產(chǎn)科病房，中心手術室，新生兒科，NICU，消毒供應，康復中心、病房等。門診樓總建筑面積10 800 m2，其中地上建筑面積9 810 m2，地下建筑面積990 m2。地上4層，局部地下1層，建筑高度21.2 m。功能涵蓋：門診室、放射科、多功能廳以及鍋爐房、換熱站、弱電機房等設備用房。

原辦公樓主體結構完工，機電僅配合土建工程進行了部分管線預埋，設備均未安裝。

3 改建項目電氣設計原則

JGJ 16—2008民用建筑電氣設計規(guī)范總則中強調，電氣設計應做到安全可靠、經(jīng)濟合理、技術先進、整體美觀、維護管理方便。不管是新建項目還是改建項目，均以此作為電氣設計的基本原則。

改建項目的重要特征是主體結構體系已固定，不能更改。因此，在項目設計時，應盡量避免或減少對結構的影響，如增加荷載、大規(guī)模開洞等。項目設計中，各專業(yè)均需在原有設計體系下進行設計，以項目總體設計的合理性為設計導向，不能光考慮本專業(yè)的合理性，而要求其他專業(yè)進行大規(guī)模修改。

本項目設計重點：本項目由辦公樓改為醫(yī)療建筑，建筑功能完全改變。根據(jù)醫(yī)療建筑相關設計規(guī)范，本項目中大量用電設備為一二級負荷，并有一級負荷中特別重要負荷，因此供配電系統(tǒng)改造屬于本次設計的重點；醫(yī)療建筑內(nèi)有大量精密儀器，且為人員密集場所，防雷及接地安全設計也是本次設計的重點。

4 供配電系統(tǒng)設計

4.1 原辦公樓供配電系統(tǒng)設計

根據(jù)原設計圖紙，原辦公樓供配電系統(tǒng)如下：市政提供2路雙重10 kV高壓電源至大樓變電所，高壓接線采用線路變壓器組，變電所內(nèi)設置2臺1 250 kVA干式變壓器，低壓側設母聯(lián)開關。該供配電系統(tǒng)簡潔、實用，滿足本項目用電需求。變電所內(nèi)設備布置合理，空間寬裕、舒適。

4.2 病房樓供配電系統(tǒng)設計

根據(jù)業(yè)主要求，本項目定性為二級醫(yī)院、婦幼健康服務機構。建標189—2017婦幼健康服務機構建設標準中規(guī)定：婦幼健康服務機構的供配電系統(tǒng)和設施應安全可靠，宜采用雙重電源供電并配備應急電源，保證不間斷供電。JGJ 312—2013醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范中規(guī)定：二級醫(yī)院宜設置應急柴油發(fā)電機組，發(fā)電機組的供電容量應保證一級負荷中特別重要的負荷用電，并宜保證一級負荷的用電。因此，本項目設置應急柴油發(fā)電機，為一級負荷及一級負荷中特別重要負荷提供應急電源。

醫(yī)院屬于一級重要用電客戶，除保證一二級負荷的可靠性外，尚需保證三級負荷如各病房內(nèi)的用電連續(xù)性。原高壓接線采用線路變壓器組，高壓側不聯(lián)絡，當其中一路10 kV高壓電源發(fā)生故障時，該10 kV電源所配接的變壓器停止工作，另一臺變壓器承擔不了本項目的所有用電，勢必需要切除部分三級負荷，影響醫(yī)院的正常運行。因此，本項目10 kV高壓配電系統(tǒng)采用單母線聯(lián)絡，一路10 kV電源失電，另一路10 kV電源能滿足本項目內(nèi)所有用電需求。

根據(jù)項目性質、負荷容量計算、供電可靠性、節(jié)能設計等因素，本項目病房樓設置3臺1 000 kVA變壓器，其中一臺專供季節(jié)性空調設備，另兩臺供照明、動力等設備用電；門診樓設置2臺630 kVA變壓器，供門診樓所有用電負荷；設置一臺柴油發(fā)電機，發(fā)電機長行功率為656 kW(820 kVA)，供配電一次接線系統(tǒng)見圖1，設計思路如下：

1)G為柴油發(fā)電機組，作為公網(wǎng)電源的備用電源和安全設施的應急電源。

2)Ⅰ段母排為TR01變壓器配電母排；Ⅱ段母排為TR02變壓器配電母排；Ⅲ段母排為一級負荷應急電源段，為安全設施負荷(需由應急電源或安全設施電源提供電源的用電設施，本文稱其為安全設施負荷，安全設施負荷包括一級負荷中特別重要負荷及一級負荷中的消防用電設備)提供應急電源；Ⅳ段母排為一級負荷備用電源段，為其他一級負荷提供備用電源。

3)當公網(wǎng)的兩路10 kV電源或其中一路10 kV電源正常供電時，用電設備由TR01變壓器Ⅰ段母排、TR02變壓器Ⅱ段母排供電；開關狀態(tài)：QF1，QF2合上，QF00斷開。

4)當其中一臺變壓器進行維護檢修或發(fā)生故障時，假如Ⅰ段母排停電，分段斷路器(QF00)合上，Ⅱ段母排給Ⅰ段母排提供電源，保證本項目全部一、二級負荷供電需求。此種情況下，部分三級負荷需斷電。開關狀態(tài)：QF01，QF00，QF02三個開關，僅合其中的兩個。

5)當公網(wǎng)的兩路10 kV電源均失電，啟動柴油發(fā)電機組G，由柴油發(fā)電機組提供電源。此時消防設備不是運行在火災撲救狀態(tài)，G作為公網(wǎng)電源的備用電源供電。當發(fā)生火災時，且公網(wǎng)的兩路電源均失電，斷開Ⅳ段母排的電源，G將作為應急電源僅向Ⅲ段供電。開關狀態(tài)：QF1，QF2斷開。

6)配電至三級負荷的斷路器，帶失壓脫扣器。

5 設備用房

在合理設計供配電系統(tǒng)的前提下，設備用房的選址也是本項目的設計重點。在建筑專業(yè)滿足醫(yī)院使用功能的前提下，水暖電設備用房的選址需根據(jù)原有設置位置及三專業(yè)統(tǒng)籌協(xié)調確定。原辦公樓地下室現(xiàn)狀：建筑主體投影線下方區(qū)域(Ⅰ區(qū))層高5.3 m，主體建筑投影線外側區(qū)域(Ⅱ區(qū))層高3.9 m；Ⅰ區(qū)主要功能為設備用房，有變電所、空調冷凍機房、送排風機房、消防泵房及消防水池；Ⅱ區(qū)主要為停車庫。

在項目設計中，變電所、柴油發(fā)電機房、應急配電間應集中布置，但在改建項目設計中，應根據(jù)實際情況，視情況采用集中或分散設置。本項目中一二級負荷主要集中在病房樓內(nèi)，柴油發(fā)電機房理應設于病房樓內(nèi)。但柴油發(fā)電機房除滿足凈空高度外，尚需進、排風井，排煙井。病房樓內(nèi)難以新增進、排風井，排煙井，否則導致建筑功能布置不合理，且改造成本大。因此，綜合考慮將柴油根據(jù)現(xiàn)有變電所空間形狀，通過多次擺布，合理利用空間，在沒有加大變電所尺寸的情況下，合理排布了高低壓配電柜。

6 防雷接地設計

本項目結構主體已封頂，隱蔽工程施工完成。本項目體量未變，預計雷擊次數(shù)保持不變。但建筑功能改變，原為辦公樓，現(xiàn)為醫(yī)院，屬人員密集場所，導致防雷類別由三類防雷建筑物變?yōu)槎惙览捉ㄖ?。在改造項目中，需做好防雷接地系統(tǒng)中防雷引下線及接地裝置等隱蔽工程的安全設置。

防雷引下線可以利用建筑物的鋼筋，也可以采用在外墻外表面明敷的圓鋼或扁鋼。本項目原防雷引下線及接地裝置均利用結構體內(nèi)的鋼筋，為滿足二類防雷建筑引下線的間距要求，部分引下線之間增設引下線，采用直徑為12的熱鍍鋅圓鋼。為保證接地的可靠性，沿建筑物外圈增設閉合敷設的人工接地體，該接地體通過原辦公樓設計時預留的接地甩點與大樓接地裝置可靠連接。

7 結語

改建項目設計中，需熟讀原設計圖紙，深入現(xiàn)場勘查，合理利用現(xiàn)有配置，在滿足規(guī)范的基礎上，以項目總體設計的合理性為設計導向，使改建項目獲得最大社會效益。