醫(yī)療建筑供配電設(shè)計(jì)探討

林坤河

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

醫(yī)院作為保障人民健康的重要單位，得到了各級(jí)政府的高度重視，每年投資建設(shè)的醫(yī)療建筑不計(jì)其數(shù)。醫(yī)療建筑由于所其承擔(dān)任務(wù)的極端重要性，兼具使用功能多樣性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，該類型建筑設(shè)計(jì)與其它類型建筑差異較大，是民用建筑領(lǐng)域中設(shè)計(jì)難度較大的建筑類型。如何做好醫(yī)療建筑設(shè)計(jì)，為病患和醫(yī)護(hù)人員提供舒適和安全的環(huán)境保障，為病患的生命安全保駕護(hù)航，是設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真思索總結(jié)的重要課題。

醫(yī)療建筑的供配電設(shè)計(jì)作為醫(yī)療建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分，不僅要考慮為醫(yī)療建筑及醫(yī)療設(shè)備提供可靠的電源，同時(shí)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及醫(yī)療設(shè)備的科技化，醫(yī)院的供配電設(shè)計(jì)必須具有前瞻性，綜合考慮未來該類型供配電醫(yī)療建筑的發(fā)展態(tài)勢(shì)，使設(shè)計(jì)能有冗余度，滿足未來醫(yī)療建筑的不斷擴(kuò)建、改建或升級(jí)。

基此，本文擬從負(fù)荷等級(jí)、醫(yī)療場(chǎng)所分類、照明回路設(shè)計(jì)、手術(shù)室供電可靠性、門診手術(shù)室及重癥監(jiān)護(hù)病房配電、醫(yī)療建筑特殊場(chǎng)所用電容量預(yù)留等幾個(gè)方面，探討醫(yī)療建筑供配電設(shè)計(jì)。

1 負(fù)荷等級(jí)

負(fù)荷等級(jí)的確定是醫(yī)療建筑供配電設(shè)計(jì)的首要工作。其等級(jí)劃分的考慮因素，主要是根據(jù)供電可靠性的要求不同，從中斷供電在對(duì)人身安全、經(jīng)濟(jì)損失造成的影響程度大小進(jìn)行分類[1]。一般分為4種，具體如表1所示。

表1 負(fù)荷分級(jí)說明及供電要求

醫(yī)療建筑中安全性要求很高，涉及需提供一級(jí)負(fù)荷及以上等級(jí)的場(chǎng)所較多，設(shè)計(jì)時(shí)需要嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范要求確定用電負(fù)荷等級(jí)。筆者根據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ312-2013)[2](以下簡(jiǎn)稱《醫(yī)電規(guī)》)中的規(guī)定，將醫(yī)療建筑中采用一級(jí)負(fù)荷及以上等級(jí)供電的常見場(chǎng)所列舉如表2所示。

由于空調(diào)系統(tǒng)在如今醫(yī)療建筑中已大量普遍使用。其供電的可靠性如何，能否保證穩(wěn)定使用，很大程度影響醫(yī)院在正常救護(hù)工作中的效率，嚴(yán)重的甚至危及病患的生命安全。比如急診室,由于使用功能的特殊性，經(jīng)常需要24小時(shí)全天候使用；并且，醫(yī)患人員停留的人數(shù)較多,停留的時(shí)間較長(zhǎng),若在夏季室內(nèi)溫度較高時(shí)，發(fā)生空調(diào)系統(tǒng)斷電，將對(duì)醫(yī)護(hù)人員的救護(hù)工作產(chǎn)生極大的影響。因此,可靠的空調(diào)系統(tǒng)配電是支持醫(yī)護(hù)人員正常開展醫(yī)療救護(hù)工作的重要保障。在采用一級(jí)負(fù)荷以上等級(jí)供電的重要場(chǎng)所,其空調(diào)系統(tǒng)的供電建議按一級(jí)負(fù)荷供電。

此外，當(dāng)遇到不同規(guī)范對(duì)于相同等級(jí)負(fù)荷的技術(shù)措施要求不同，建議從嚴(yán)執(zhí)行設(shè)計(jì)。例如，根據(jù)《10KV及以下電力用戶業(yè)擴(kuò)工程技術(shù)規(guī)范》(DB35/T1036-2019)要求，一級(jí)負(fù)荷供電除正常雙重供電電源之外，應(yīng)配備自備發(fā)電機(jī)等應(yīng)急電源，二級(jí)負(fù)荷供電除雙回路(公共電網(wǎng))外，宜配置柴油發(fā)電機(jī)組，并和小區(qū)的正常供電電源有可靠的連鎖[3]。依據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 312-2013)第4.4.1條規(guī)定：三級(jí)醫(yī)院應(yīng)設(shè)置應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組，二級(jí)醫(yī)院宜設(shè)置應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組[2]。

2 醫(yī)療場(chǎng)所分類

不同醫(yī)療場(chǎng)所對(duì)電氣安全防護(hù)的要求差異較大，在進(jìn)行建筑供配電設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)應(yīng)采取的措施也不同。因此，設(shè)計(jì)前將醫(yī)療場(chǎng)所根據(jù)對(duì)電氣安全防護(hù)要求進(jìn)行分類，是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作。

根據(jù)《醫(yī)電規(guī)》規(guī)定，按照防護(hù)要求的程度不同，將醫(yī)療場(chǎng)所分成3類。主要區(qū)分為：0類，不使用醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件的醫(yī)療場(chǎng)所；1類，醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體表接觸的醫(yī)療場(chǎng)所；2類，醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體內(nèi)接觸、γ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[2]。

《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中所規(guī)定的醫(yī)療場(chǎng)所分類及其它筆者建議劃分的情況，醫(yī)療場(chǎng)所分類如表3所示。

表2 需采用一級(jí)負(fù)荷及以上等級(jí)供電場(chǎng)所

表3 醫(yī)療場(chǎng)所分類表

3 照明供電回路設(shè)計(jì)

《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.4.5條規(guī)定，1類和2類醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)，宜提供2個(gè)不同電源的照明回路；同時(shí)，第8.5.2條第4款規(guī)定，在1類醫(yī)療場(chǎng)所，每個(gè)房間宜有1個(gè)由安全電源供電的燈具，例如病房屬于1類場(chǎng)所，對(duì)于病房照明，需提供2個(gè)不同的電源回路；該2個(gè)電源，一個(gè)為普通電源回路，另一個(gè)回路為安全電源回路[4]。照明供電回路設(shè)計(jì)常見有兩種方案，如圖1所示。

(a)方案一 (b)方案二圖2 手術(shù)室UPS設(shè)計(jì)方案對(duì)比

(a)方案一 (b)方案二

方案一：病房?jī)?nèi)的吸頂燈由電源回路一供電，治療帶上的床頭燈由電源回路二供電。

方案二：病房?jī)?nèi)的吸頂燈一盞從電源回路一供電，一盞從電源回路二供電。

經(jīng)過比較分析，建議采用方案一實(shí)現(xiàn)1類場(chǎng)所提供2個(gè)不同電源的要求，并且一個(gè)房間內(nèi)的同類型照明采用同一回路，以便燈具損壞需要維修時(shí)能夠斷開該房間所有照明回路，避免產(chǎn)生一個(gè)回路斷電而另一個(gè)回路還沒斷電的情況，確保維護(hù)方便與用電安全。

4 手術(shù)室供電可靠性

根據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 312-2013)第3.02條及表3.0.2規(guī)定,手術(shù)室屬于2類場(chǎng)所，對(duì)于涉及生命安全的電氣設(shè)備及照明的斷電時(shí)間應(yīng)≤0.5s；根據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 312-2013第4.4.6條要求:當(dāng)中斷供電時(shí)間≤0.5s的一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，應(yīng)設(shè)不間斷電源裝置UPS，且宜采用在線式UPS；當(dāng)不間斷電源裝置UPS在TN-S系統(tǒng)中設(shè)置時(shí)，不間斷電源裝置UPS的輸出端為三相時(shí)，應(yīng)加裝隔離變壓器，不間斷電源裝置UPS輸出端中性線應(yīng)做重復(fù)接地。

圖2為手術(shù)室兩個(gè)UPS設(shè)計(jì)方案對(duì)比，在一防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置6間手術(shù)室時(shí)，UPS可采用集中設(shè)置的形式(方案一)，也可采用分散設(shè)置的形式(方案二)，根據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ312-2013)第5.2.2條要求，總配電柜應(yīng)設(shè)在非潔凈區(qū)。每間手術(shù)室應(yīng)設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的專用配電箱，且手術(shù)室專用獨(dú)立配電箱應(yīng)設(shè)置在手術(shù)室的清潔走道，不得設(shè)置在手術(shù)室內(nèi)。那么，采用方案一不間斷電源裝置UPS集中設(shè)置，能設(shè)置不間斷電源裝置UPS，便于管理維護(hù)，可靠性較高，且總的容量比分散設(shè)置的UPS總?cè)萘啃?，但?dāng)電池老化或不穩(wěn)定而需要進(jìn)行維修時(shí)，費(fèi)用較高，且影響面較大。采用方案二UPS分散設(shè)置，因每個(gè)UPS需在非潔凈區(qū)設(shè)置一個(gè)配電間，所占用的建筑面積比較大，且不便于管理維護(hù)，可靠性不高，優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)某一個(gè)UPS故障時(shí)，維修費(fèi)用比較低，且影響面較小。

5 門診手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)病房配電

根據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 312-2013)第5.4.4條要求：“2類醫(yī)療場(chǎng)所除手術(shù)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、X射線設(shè)備、額定容量超過5KVA的設(shè)備、非生命支持系統(tǒng)的電氣設(shè)備外，用于維持生命、外科手術(shù)、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，均應(yīng)采用醫(yī)療場(chǎng)所局部IT系統(tǒng)；” 根據(jù)《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 312-2013)第5.4章節(jié)的要求，2類醫(yī)療場(chǎng)所當(dāng)設(shè)置局部IT系統(tǒng)時(shí)，局部IT系統(tǒng)隔離變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)應(yīng)設(shè)置短路保護(hù)，不應(yīng)設(shè)置動(dòng)作于切斷電源的過負(fù)荷保護(hù)，2類場(chǎng)所的IT系統(tǒng)內(nèi)的插座箱、插座組、應(yīng)至少由專用的兩回路供電，每個(gè)回路均應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的短路保護(hù)，且宜設(shè)置獨(dú)立的過負(fù)荷報(bào)警。局部IT系統(tǒng)的醫(yī)療場(chǎng)所插座應(yīng)由固定的明顯標(biāo)志。

但是，在電氣設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常能碰到在門診樓內(nèi)設(shè)置了一間門診手術(shù)室，或者在病房樓病房?jī)?nèi)設(shè)置一間重癥監(jiān)護(hù)，在婦產(chǎn)科設(shè)置分娩室，根據(jù)規(guī)范要求，這些特定的醫(yī)療場(chǎng)所，應(yīng)采用局部IT系統(tǒng)[5]。當(dāng)這些特殊的醫(yī)療場(chǎng)所采用局部IT系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，電氣設(shè)計(jì)人員在方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)或施工圖設(shè)計(jì)階段與建筑、結(jié)構(gòu)等其他工種應(yīng)密切配合，考慮設(shè)置2個(gè)配電箱，一個(gè)配電箱用于門診手術(shù)室設(shè)備用電(采用UPS供電)，且前端采用2路專用的供電回路供電，一個(gè)配電箱用于其他普通用電；2個(gè)配電箱位置盡量考慮設(shè)置在這些醫(yī)療場(chǎng)所附近。如果層配電間面積足夠放置3個(gè)配電箱且距離這些醫(yī)療場(chǎng)所不遠(yuǎn)，可設(shè)置在配電間內(nèi)；若配電間距離這些醫(yī)療場(chǎng)所較遠(yuǎn)，建議在這些醫(yī)療場(chǎng)所附近設(shè)置一間4m2有效面積的配電間，圖3為手術(shù)室配電箱系統(tǒng)示意圖，圖4為手術(shù)室照明、插座平面示意圖，表4為設(shè)備圖例表。

圖3 手術(shù)室配電箱系統(tǒng)示意圖

表4 設(shè)備圖例表

圖4 手術(shù)室照明、插座平面示意圖

6 特殊場(chǎng)所用電容量預(yù)留

醫(yī)療建筑設(shè)計(jì)經(jīng)常碰到一些特殊的場(chǎng)所，由于工藝的特殊性，這些場(chǎng)所是由凈化公司或防護(hù)專業(yè)廠家進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是在擴(kuò)初設(shè)計(jì)及一次設(shè)計(jì)時(shí)，這些特殊醫(yī)療場(chǎng)所的用電量需在前期預(yù)留到位，以便于后期專業(yè)廠家根據(jù)醫(yī)院用電容量需求進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，盡量避免增容現(xiàn)象發(fā)生。表5為多個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)所得的用電量指標(biāo)，可供參考。

表5 醫(yī)療場(chǎng)所用電容量預(yù)留建議表 W/m2

7 結(jié)語

由于現(xiàn)代醫(yī)療建筑的復(fù)雜性、功能繁多、設(shè)計(jì)難度較大。 筆者通過對(duì)參與過的醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行梳理，對(duì)比分析了不同設(shè)計(jì)方案中的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了醫(yī)院建筑電氣設(shè)計(jì)中負(fù)荷等級(jí)劃分，醫(yī)療場(chǎng)所分類，手術(shù)室供電方式及特殊部門如檢驗(yàn)科、廚房用電量預(yù)留、門診手術(shù)室等一些實(shí)踐操作心得體會(huì)，與同行探討，希冀能發(fā)揮他山之石作用。