平疫結(jié)合醫(yī)院電氣設(shè)計研究

李鵬，雷震，黃慶樑

（1.中建八局設(shè)計管理總院，上海201206；2.同濟大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，上海201804）

1 引言

2020年年初，一場突如其來的新冠肺炎疫情席卷全球，在廣大醫(yī)療工作者與全國人民的共同努力下，我國在抗擊新冠肺炎疫情的斗爭中取得了令世人矚目的成績，但在斗爭中也暴露出我國在面對突發(fā)公共衛(wèi)生安全，尤其是在大規(guī)模傳染病暴發(fā)時所存在的被動性和滯后性以及醫(yī)療資源布局的不合理性。在疫情暴發(fā)伊始，面對疫情的高傳染性，現(xiàn)有的普通醫(yī)院條件不足以滿足收治感染者的需求，而專門的傳染病醫(yī)院又不足以完全容納數(shù)量巨大的疫情感染者，為此許多醫(yī)院不得不對現(xiàn)有的病房進行改建、擴建用以滿足收治要求，如雷神山醫(yī)院、火神山醫(yī)院等[1]。而在后疫情時期，這些因疫情而進行的改擴建項目往往又會因失去作用而出現(xiàn)閑置狀況。鑒于此，“平疫結(jié)合”醫(yī)院的建設(shè)理念開始為各地衛(wèi)生主管部門所重視。

“平疫結(jié)合”醫(yī)院按照“平疫結(jié)合，快速轉(zhuǎn)換”為理念進行設(shè)計及建造：在非公共安全事件時，醫(yī)院各司其職，開展平常診治工作。當(dāng)公共安全事件突發(fā)時，醫(yī)院迅速轉(zhuǎn)化為患者收治醫(yī)院，迅速開展疫情抗擊工作。從理念中不難看出，“平疫結(jié)合”醫(yī)院的建設(shè)能夠充分提高醫(yī)療資源的利用率，提高城市在面對突發(fā)公共安全事件時的應(yīng)變能力。如何在設(shè)計階段，提前進行科學(xué)規(guī)劃，從而在平時不影響醫(yī)院的正常的診治工作，在公共安全事件突發(fā)進行功能轉(zhuǎn)化時，減少醫(yī)院改擴建工作量，提高轉(zhuǎn)化速度，是“平疫結(jié)合”醫(yī)院設(shè)計工作的一個重難點。

為此，本文從具體項目出發(fā)，探討在“平疫結(jié)合”醫(yī)院電氣設(shè)計中如何體現(xiàn)其“平疫結(jié)合，快速轉(zhuǎn)換”理念。

2 電氣設(shè)計依據(jù)

筆者近期完成了某縣醫(yī)院的電氣設(shè)計工作，該醫(yī)院作為國內(nèi)首批實踐“平疫結(jié)合”理念的醫(yī)院，具有較多可討論的設(shè)計思路。

2.1 項目概況

該醫(yī)院為一級醫(yī)院，總建筑面積約28 000 m2，開設(shè)床位約100 張，機動車停車位約180 個。醫(yī)院主樓建筑高度約30 m，地上8 層，地下1 層，為一類高層建筑。

考慮到疫情尚未完全結(jié)束，且未來全球抗疫挑戰(zhàn)依然嚴峻，為做到未雨綢繆，本項目建設(shè)單位提出需求，即在設(shè)計階段充分考慮“平疫結(jié)合”的可能，在必要時能將本醫(yī)院6～8 層的護理單元轉(zhuǎn)換為傳染病疫情救治區(qū)域。

2.2 設(shè)計思路

2.2.1 供配電設(shè)計

本工程主樓為一類高層，根據(jù)JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》和GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，本工程平時的用電負荷等級如表1所示[2，3]。

表1 某縣醫(yī)院用電負荷簡表

平時狀態(tài)下，針對本項目6～8 層的護理單元（病房）應(yīng)為三級負荷，但是在平疫轉(zhuǎn)換后，“平疫結(jié)合”區(qū)的護理單元用電負荷等級需進行調(diào)整。

2.2.2 智能化設(shè)計

根據(jù)GB 50314—2015《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，要求綜合醫(yī)院應(yīng)配置相應(yīng)的信息設(shè)施系統(tǒng)包括：信息接入系統(tǒng)、布線系統(tǒng)、移動通信室內(nèi)信號覆蓋系統(tǒng)、無線對講系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)等；并應(yīng)按照國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)以及安全防范系統(tǒng)等公共安全系統(tǒng)；設(shè)置建筑設(shè)備管理系統(tǒng)；并應(yīng)配置相應(yīng)的機房工程[4]。

在GB 51039—2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》中，要求醫(yī)院設(shè)置信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、智能化集成系統(tǒng)，并配置相應(yīng)的機房工程[5]。

在JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中，要求按照醫(yī)療建筑等級設(shè)計相應(yīng)的智能化集成系統(tǒng)，其應(yīng)包含信息設(shè)施系統(tǒng)、建筑設(shè)備及診療設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)及呼叫信號系統(tǒng)等。

根據(jù)GB 50849—2014《傳染病醫(yī)院醫(yī)院建筑設(shè)計規(guī)范》，規(guī)定智能化系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容應(yīng)至少包括火災(zāi)自動報警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)、緊急廣播及公共廣播系統(tǒng)、建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)、醫(yī)護對講系統(tǒng)、病房視頻監(jiān)視及探視系統(tǒng)等[6]。

2.3 相關(guān)法規(guī)規(guī)定

對于醫(yī)院設(shè)計，除了國家相關(guān)法規(guī)規(guī)定，國家衛(wèi)健委還于2020年7月30日發(fā)布了國衛(wèi)辦規(guī)劃函〔2020〕663 號文件《綜合醫(yī)院“平疫結(jié)合”可轉(zhuǎn)換病區(qū)建筑技術(shù)導(dǎo)則（試行）》（以下稱“663 號文”），文中對電氣、智能化、空調(diào)、給排水、醫(yī)療氣體等各個專業(yè)技術(shù)措施做出了明確要求。本項目的“平疫結(jié)合”區(qū)電氣設(shè)計主要參考該文件規(guī)定，其余區(qū)域則按照相關(guān)法規(guī)規(guī)定完成設(shè)計[7]。

3 電氣設(shè)計落實

結(jié)合國家法律法規(guī)以及相關(guān)文件的規(guī)定，電氣設(shè)計工作需要做出一些具體的調(diào)整，有別于常見醫(yī)院的電氣設(shè)計，主要體現(xiàn)在供配電干線設(shè)計、護理單元電氣設(shè)計、空調(diào)系統(tǒng)電氣設(shè)計和建筑智能化設(shè)計上。

3.1 負荷等級

“663 號文”第7.1.1 條規(guī)定：“‘平疫結(jié)合’區(qū)的重癥監(jiān)護病房、負壓手術(shù)室、護理單元、檢驗室、生物安全實驗室、PCR 實驗室等區(qū)域應(yīng)當(dāng)按一級負荷設(shè)計；新建項目應(yīng)當(dāng)由市政引入雙重10 kV 電源供電，改造項目應(yīng)當(dāng)由院區(qū)變電所不同的低壓母線引出兩路電源供電。”

本項目作為新建項目，電源可滿足雙重10 kV 電源供電，“平疫結(jié)合”區(qū)相關(guān)場所主要為收治病患的護理單元。在平時狀態(tài)下，護理單元電源負荷等級為三級負荷，但在疫情時則提升至一級負荷，需考慮一級負荷的供配電要求，在設(shè)計階段直接按照一級負荷進行設(shè)計或預(yù)留可切換至一級負荷的條件。

3.2 供配電干線設(shè)計

“663 號文”第6.1.7 條規(guī)定：“‘平疫結(jié)合’區(qū)疫情時清潔區(qū)最小新風(fēng)量宜為3 次/h，半污染區(qū)、污染區(qū)最小新風(fēng)量宜為6 次/h?！?/p>

針對此條規(guī)定，暖通專業(yè)在“平疫結(jié)合”區(qū)的新風(fēng)設(shè)備用電量增加，電氣專業(yè)需要做相應(yīng)設(shè)計，預(yù)留電量需要滿足疫情時設(shè)備的供電需求。同時相應(yīng)系統(tǒng)也需采用雙電源供電，保證供電可靠性。

本工程為一級醫(yī)院，本無須設(shè)置柴油發(fā)電機；但根據(jù)本文

2.2.1 節(jié)論述，本工程需要設(shè)置柴油發(fā)電機。需要由柴油發(fā)電機供電的用電負荷包括“平疫結(jié)合”區(qū)護理單元的醫(yī)療設(shè)備和照明用電，以及“平疫結(jié)合”區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。相應(yīng)區(qū)域的配電干線圖如圖1所示。

圖1 電氣干線圖

如圖1所示，普通照明干線和普通空調(diào)干線由市政母排單電源出線，為三級負荷；而“平疫結(jié)合”照明干線和“平疫結(jié)合”空調(diào)干線由市政母排和應(yīng)急母排雙電源出線，為一級負荷中特別重要的負荷。

本工程雖設(shè)計了應(yīng)急母排和柴油發(fā)電機，但經(jīng)與甲方討論，預(yù)留設(shè)備機房、吊裝孔洞、供電回路和供電通道，但不采購發(fā)電機。一方面，雖有新冠疫情的事實，但下一次疫情何時到來并不確定；另一方面，柴油發(fā)電機需定期維護，費用不菲，而再發(fā)疫情時并不影響設(shè)備的采購?；谝陨侠碛桑竟こ烫峁┝诵掳l(fā)疫情時再行設(shè)備采購的方案。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)配電設(shè)計

本工程6～8 層“平疫結(jié)合”，空調(diào)系統(tǒng)與照明系統(tǒng)的設(shè)計有所區(qū)別。照明系統(tǒng)是在普通照明干線的基礎(chǔ)上增加了“平疫結(jié)合”照明干線，而空調(diào)系統(tǒng)是將普通空調(diào)干線改為“平疫結(jié)合”空調(diào)干線。原因是樓層空調(diào)配電箱所有出線均與通風(fēng)系統(tǒng)相關(guān)，因此，必須全部定義為“平疫結(jié)合”用空調(diào)?！捌揭呓Y(jié)合”空調(diào)配電箱系統(tǒng)圖如圖2所示。

如圖2所示，6～8 層暖風(fēng)專業(yè)的設(shè)計中，并未區(qū)分普通送排風(fēng)與疫情送排風(fēng)，采用的通風(fēng)設(shè)備為同一臺設(shè)備。與普通空調(diào)配電箱有所區(qū)別的是，每臺需為2 臺風(fēng)機配電，以滿足“663號文”第6.1.7 條規(guī)定。

圖2 “平疫結(jié)合”空調(diào)配電箱系統(tǒng)圖

與照明配電箱類似，本工程6～8 層的空調(diào)設(shè)備，平時狀況下雖有備用回路自應(yīng)急母排出線，但由于發(fā)電設(shè)備未安裝，并不影響其負荷等級；疫情時待安裝柴油發(fā)電機，便滿足了負荷等級要求。

3.4 護理單元配電設(shè)計

“663 號文”第7.1.2 條規(guī)定：“‘平疫結(jié)合’區(qū)的重癥監(jiān)護病房、負壓手術(shù)室、護理單元的醫(yī)療設(shè)備、照明、通風(fēng)系統(tǒng)用電應(yīng)當(dāng)按一級特別重要負荷設(shè)計；檢驗室、生物安全實驗室、PCR實驗室的實驗設(shè)備、照明、通風(fēng)系統(tǒng)用電應(yīng)當(dāng)按一級特別重要負荷設(shè)計。新建項目應(yīng)當(dāng)設(shè)置柴油發(fā)電機組供電，改造項目可根據(jù)實際情況采用院區(qū)內(nèi)現(xiàn)有柴油發(fā)電機組供電或預(yù)留市政發(fā)電車的接口?！?/p>

為滿足一級特別重要負荷要求，需考慮設(shè)置柴油發(fā)電機組，同時滿足負荷等級的要求及新建項目應(yīng)設(shè)置柴油發(fā)電機組的要求。

由于相應(yīng)樓層中并非所有照明設(shè)備均為“663 號文”第7.1.2 條所規(guī)定的設(shè)備，比如，走道照明、普通插座、護士站照明等，因此，普通照明干線需1～8 層統(tǒng)一配置，而6～8 層需另外配置“平疫結(jié)合”照明配電箱。因此，本工程6～8 層三級負荷由普通照明干線采用單電源供電，而護理單元由“平疫結(jié)合”照明干線采用雙電源供電。

本工程6～8 層的護理單元，平時狀況下屬于普通病房，雖有備用回路自應(yīng)急母排出線，但發(fā)電設(shè)備未安裝，并不影響其負荷等級；待疫情時安裝柴油發(fā)電機，便能滿足負荷等級要求。

3.5 建筑智能化設(shè)計

“663 號文”第7.2 條對“智能化”設(shè)計做詳細的規(guī)定，包括建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等。有關(guān)規(guī)定對相關(guān)的電氣設(shè)計工作具有明確的指導(dǎo)作用。

醫(yī)院的智能化設(shè)計不僅需要滿足醫(yī)院在平時診治的需求，更要考慮到未來疫情發(fā)生時的需求。在“平疫結(jié)合”醫(yī)院的智能化設(shè)計中，在滿足國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、智能化集成系統(tǒng)等系統(tǒng)的同時，還要根據(jù)疫情時需要快速轉(zhuǎn)化的特點進行相應(yīng)的考量。

信息設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)滿足醫(yī)院對于電信、網(wǎng)絡(luò)的使用需求，預(yù)留改造條件，為物聯(lián)網(wǎng)及人工智能的應(yīng)用提供基礎(chǔ)條件。

公共安全系統(tǒng)是保護人身安全不可缺少的重要系統(tǒng)。對于公共安全系統(tǒng)的設(shè)計，在保證系統(tǒng)安全可靠的同時，也應(yīng)當(dāng)考慮系統(tǒng)的可改造性。如在火災(zāi)自動報警設(shè)計中，考慮到“平疫結(jié)合”轉(zhuǎn)換區(qū)將來可能進行相應(yīng)改造，因而可將該區(qū)疫情時改造部分設(shè)計成獨立回路，并預(yù)留相應(yīng)余量以滿足改造需求，這樣既能滿足平時需求，又能減少疫情轉(zhuǎn)化時的改造工作量。

建筑設(shè)備監(jiān)控管理系統(tǒng)采用集散式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，避免因單一控制器失效造成整個系統(tǒng)的崩潰。系統(tǒng)通過設(shè)置數(shù)據(jù)接口的方式與電能管理系統(tǒng)、能耗監(jiān)測系統(tǒng)及設(shè)備等進行數(shù)據(jù)傳輸，DDC 控制器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于TCP/IP 協(xié)議，通過以太網(wǎng)與中控室直接連接。系統(tǒng)還需要對凈化空調(diào)、醫(yī)用氣體、建筑污水處理、空氣污染區(qū)域通風(fēng)等系統(tǒng)的監(jiān)控操作。在設(shè)計中還應(yīng)注重系統(tǒng)的可拓展性，滿足對不同設(shè)備的監(jiān)控需求，同時預(yù)留余量以滿足疫情時改造的需求。

4 結(jié)語

本工程電氣設(shè)計工作，參考了國家現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)法規(guī)、文件，并綜合考慮了造價因素，提供了一套設(shè)計方案。該設(shè)計既能滿足相關(guān)法規(guī)要求，又提供了一種典型的設(shè)計方法，即在等級較低的醫(yī)院設(shè)計中，如何落實“平疫結(jié)合”理念。

很多社區(qū)醫(yī)院地處偏僻之所，通常并不繁忙，因此，將此類醫(yī)院設(shè)置為“平疫結(jié)合”醫(yī)院，是個很好的思路，甚至可能成為未來的主流。但此類醫(yī)院的電氣設(shè)計還須改進，它的供電方案通常配置不高。因此，方案設(shè)計時還須在電氣設(shè)計方面多做研究和探討。