醫(yī)院建筑電氣設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及要點(diǎn)

徐志富

（山東舜誠建筑設(shè)計(jì)有限公司，山東 濰坊 261000）

在民用建筑中，醫(yī)院屬于較為特殊的形式之一，對(duì)于設(shè)備要求以及功能性需求多樣化，所處的整個(gè)環(huán)境復(fù)雜繁瑣，不管是在技術(shù)方面，還是在安全保護(hù)層面，對(duì)于電氣系統(tǒng)都提出了較高的要求。伴隨社會(huì)的快速發(fā)展，醫(yī)院建筑中的設(shè)施設(shè)備更加完善，規(guī)范化、國(guó)際化的發(fā)展，更需要有高標(biāo)準(zhǔn)的電氣設(shè)計(jì)給予支持，所以我們要克服電氣設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，抓住要點(diǎn)，才能滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展對(duì)于醫(yī)療領(lǐng)域提出的高要求。

1 醫(yī)院建筑電氣設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)要求

1.1 負(fù)荷級(jí)別的確定及供電要求

用電負(fù)荷的確定要堅(jiān)持供電可靠性原則，同時(shí)還要考慮到供電中斷對(duì)于經(jīng)濟(jì)、政治上帶來的損失或者影響[1]。醫(yī)院建筑電氣設(shè)計(jì)過程中將負(fù)荷劃分為三個(gè)級(jí)別，具體如表1 所示。

表1 醫(yī)院建筑常用重要用電負(fù)荷的分級(jí)規(guī)定

針對(duì)一級(jí)負(fù)荷的重要科室，在供電的時(shí)候要采用兩個(gè)電源，在其中某一電源有故障發(fā)生時(shí)，另外電源不會(huì)受到影響，依然可以安全使用。在一級(jí)負(fù)荷內(nèi)涉及了特別重要負(fù)荷，此時(shí)就需要增設(shè)應(yīng)急電源，同時(shí)應(yīng)該注意的重點(diǎn)是不能與其他負(fù)荷并用或者串用；同時(shí)還要注意的是采用的二級(jí)負(fù)荷供電系統(tǒng)要使用兩回線路；而三級(jí)負(fù)荷供電環(huán)節(jié)并沒有特殊性。

1.2 照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

醫(yī)院是救死扶傷的地方，服務(wù)的對(duì)象也都是一些患者，涉及的工作內(nèi)容關(guān)乎著人們的生命，而在工作中需要的設(shè)備、照明要比其他行業(yè)更加嚴(yán)格。國(guó)家在醫(yī)院科室照明方面也有嚴(yán)格的要求[2]。一是以安全為基礎(chǔ)，同時(shí)又要經(jīng)濟(jì)實(shí)用，方便快捷，注意美觀性；二是設(shè)計(jì)電氣時(shí)要保證電壓、配電安裝正確，照明設(shè)備與電能質(zhì)量要求相符；三是負(fù)荷計(jì)算的前提條件是導(dǎo)線、電氣型號(hào)達(dá)標(biāo)；四是控制方法具有較強(qiáng)的可操作性、科學(xué)性、合理性；五是保護(hù)方法要與規(guī)定相契合，保證照明裝置使用以及用電的安全性；六是電氣投資以及年運(yùn)行支出盡可能減少等；七是電氣設(shè)計(jì)要按照具體流程以及步驟執(zhí)行。

在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，本回路中各個(gè)用電設(shè)備負(fù)荷總和指的就是每一個(gè)回路負(fù)荷。本配民箱所有回路負(fù)荷總和乘以系數(shù)便是配電箱負(fù)荷。在計(jì)算電流時(shí)主要有以下兩種情況：

一是單相線路計(jì)算電流是：

公式中IC表示的是單相線路計(jì)算電流，A；UP表示的是額定相電壓，V；Cosθ表示的是功率因數(shù)；PC表示的是單相線路計(jì)算負(fù)荷，W。

二是三相線路計(jì)算電流是：

公式中IC代表的是三相線路計(jì)算電流，A；UP代表的是額定線電壓，V；Cosθ代表的是功率因數(shù)；PC代表的是單相線路計(jì)算負(fù)荷，W。

導(dǎo)線選型、截面、敷設(shè)時(shí)結(jié)合每一個(gè)回路統(tǒng)計(jì)負(fù)荷，將回路電流計(jì)算出來，并且對(duì)回路斷路器型號(hào)合理選擇；斷路器在電流使用方面有具體的要求，要以此為基礎(chǔ)，進(jìn)而將最合適的導(dǎo)線類型、截面準(zhǔn)確地選擇。并根據(jù)燈具安裝具體位置為依據(jù)設(shè)置好相應(yīng)的線路敷設(shè)形式，通常情況下WC 暗敷設(shè)于墻體內(nèi)；CC 暗敷安裝于頂部；FC 暗敷安裝于地面中。

1.3 供配電系統(tǒng)

醫(yī)院供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要結(jié)合國(guó)內(nèi)供電規(guī)范，同時(shí)還要與國(guó)際IEC 標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)內(nèi)現(xiàn)在執(zhí)行的醫(yī)院等要求相匹配，以兩路10KV 供電模式為主。一是三甲以及特級(jí)醫(yī)院常使用的是兩路10KV 電纜專線供電，同時(shí)發(fā)電機(jī)是自備的，一些重點(diǎn)醫(yī)療設(shè)備末端部位，供電時(shí)使用的是UPS；二是三甲醫(yī)院也會(huì)用到兩路10KV 電纜專線進(jìn)行供電，重要設(shè)備使用的供電形式為UPS；三是二甲級(jí)醫(yī)院常使用的是兩路10KV 供電，其中一路為專線，另一路為低壓；四是一級(jí)醫(yī)院常使用的是一路10KV 供電，重要設(shè)備采用的供電形式為UPS。在醫(yī)院建筑中會(huì)有很多一級(jí)以及二級(jí)用電負(fù)荷，通常情況下應(yīng)急電源系統(tǒng)使用15%-20%總安裝容量變壓器柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，一些重要的設(shè)備則使用的是UPS 系統(tǒng)[3]。

1.4 防雷與接地安全

醫(yī)院建筑中防雷也是關(guān)鍵，其中接閃、分流、均壓、接地等是常用技術(shù)，涉及的防雷設(shè)備主要包含接地體、避雷設(shè)施、引下線、均壓環(huán)等。電氣設(shè)備、系統(tǒng)金屬外殼作為了接地主要工具，導(dǎo)體與大直連接，借助大地這一重要電位，釋放電流，消除電氣設(shè)備外殼內(nèi)靜電；等電位聯(lián)結(jié)電位是等電位聯(lián)結(jié)的關(guān)鍵，并不一定要使用大地電位。

2 醫(yī)院建筑電氣設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及要點(diǎn)案例分析

2.1 案例概況

此次選取的案例為三甲醫(yī)院，占地10.35 萬m2，建筑總面積是38.48 萬m2，地上建筑面積為25.65 萬m2，地下2 層，建筑面積為12.82 萬m2，總計(jì)容面積是30.92萬m2，機(jī)動(dòng)車停車位是3050 個(gè)，地上建筑有科學(xué)研究樓、職工宿舍樓、醫(yī)療樓、住院樓，此案例選取的醫(yī)院建筑是一類高層。

2.2 變配電所及應(yīng)急電源設(shè)置

在此案例中10kV 系統(tǒng)采用的供電措施：使用的是5 路10kV 進(jìn)線，三路是兩用一備，另兩路可同時(shí)供電，并且互為備用。400V 系統(tǒng)供電方式是：一是一級(jí)特重及一級(jí)負(fù)荷使用的是兩兩連接，變壓器低壓母線引出主用回路，另外的變壓器另外一路連接的是備用電源。二是一級(jí)負(fù)荷使用兩兩連接，連接的是變壓器低壓母線，引出主回路，另一臺(tái)中的另一路引出備用電源；三是一級(jí)負(fù)荷（確保）二級(jí)負(fù)荷兩兩聯(lián)絡(luò)變壓器，并在此基礎(chǔ)之上將專用電回路引出，如果是體積較大的設(shè)備要全面考慮變壓器負(fù)載情況，如果其中一臺(tái)出現(xiàn)故障，另一臺(tái)將一二級(jí)負(fù)荷全部承擔(dān)，具體的電源設(shè)置情況見表2 所示。

表2 電源設(shè)置

在此案例中，設(shè)置了相應(yīng)的備用電房，并且安裝了發(fā)電機(jī)組，負(fù)一層共有四個(gè)發(fā)電機(jī)房，主要是用于消防及確保負(fù)荷，如果發(fā)生停電故障，保證一級(jí)負(fù)荷與業(yè)主依然可以及時(shí)用電；消防情況下發(fā)電機(jī)確保全部消防、計(jì)算機(jī)設(shè)備、安保、醫(yī)療區(qū)域重點(diǎn)設(shè)施設(shè)備等負(fù)荷。當(dāng)有火災(zāi)出現(xiàn)時(shí)可及時(shí)節(jié)斷非消防負(fù)荷，保證消防用電更加安全可靠。市電失電情況發(fā)生時(shí)獨(dú)立發(fā)電機(jī)開啟，切換位置是負(fù)荷末端。在此案例中變壓器、10kV 設(shè)備容量是36485kVA，變壓器包含電樁用電的配備指標(biāo)是95VA/m2。

2.3 照明系統(tǒng)

此案例中采用的是綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)二星設(shè)計(jì)的電氣，照明設(shè)計(jì)根據(jù)國(guó)家在建筑方面的具體標(biāo)準(zhǔn)、功率密度為重要依據(jù)，同時(shí)也參考了國(guó)家在醫(yī)院這一特殊建筑領(lǐng)域出臺(tái)的規(guī)范、條款，同時(shí)醫(yī)院內(nèi)部影像診斷室、核掃描室、手術(shù)室等安裝了防誤入紅色警示燈，并且同機(jī)組相連。

2.4 防雷及接地系統(tǒng)

此案例中對(duì)雷擊數(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，將n 設(shè)置成0.342，結(jié)合第二類防雷建筑標(biāo)準(zhǔn)將基于電子信息系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)為B 級(jí)。防雷接地是其中的難點(diǎn)，醫(yī)療功能不同時(shí)，設(shè)備接地電阻要求也會(huì)不一樣，此次選用的是共用接地裝置，總等電位聯(lián)結(jié)要符合以下要求：場(chǎng)所之內(nèi)其他位置IT 系統(tǒng)均采用供電設(shè)備金屬外殼，在接地的時(shí)候還要注意和TNS 系統(tǒng)接地裝置匹配；1、2 類場(chǎng)所之內(nèi)的患者區(qū)域可使用局部等電位聯(lián)結(jié)，不管是PE 線、導(dǎo)電位置，還是在屏蔽物安裝過程中，或者患者支撐物的選擇都應(yīng)該進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié)操作；在2 類場(chǎng)所之內(nèi)安裝的電源插座、保護(hù)導(dǎo)體端子、極易發(fā)生導(dǎo)電現(xiàn)象的，與等電位聯(lián)結(jié)母線的時(shí)候，導(dǎo)體電阻≤0.2Ω；醫(yī)療電子設(shè)備在使用過程中應(yīng)該基于易干擾頻率，在等電位聯(lián)結(jié)方式選擇方面要保證科學(xué)合理性；1 類以及2 類場(chǎng)所內(nèi)必須要安裝A、B 型電流保護(hù)器。特別要關(guān)注到那些特殊性醫(yī)療設(shè)備，在接地時(shí)，電阻應(yīng)該根據(jù)具體標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其中回旋加速器接地電阻范圍應(yīng)該≤2Ω；直線加速器接地電阻范圍應(yīng)該≤1Ω；MRI、DSA 等接地電阻≤1Ω。

3 醫(yī)院建筑電氣設(shè)計(jì)的優(yōu)化建議

3.1 照明的設(shè)計(jì)優(yōu)化

醫(yī)院建筑中照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，當(dāng)前很多新建的醫(yī)院已經(jīng)提高了照明標(biāo)準(zhǔn)，普通環(huán)境是200lx，病房?jī)?nèi)是100lx，醫(yī)療技術(shù)科室是3001x-5001x，這也在很大程度上提高了服務(wù)質(zhì)量。除此之外，照明設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)該結(jié)合診療環(huán)境不同，采用不同燈具，比如病房、急診室、治療室等要在第一時(shí)間了解患病情，對(duì)于照明的要求相對(duì)高一些，能夠清晰看出病灶，此時(shí)需要安裝高顯色熒光燈、漫反射性燈具等，以免檢查、治療時(shí)存在眩光；手術(shù)室、傳染科選擇紫外線燈具；眼科以暗室檢查為重點(diǎn)，需要選擇白熾燈。照明燈具選擇需要考慮到實(shí)際情況，結(jié)合醫(yī)院照明系統(tǒng)，更好地服務(wù)于患者，便于醫(yī)生診斷病情。

3.2 供電系統(tǒng)的優(yōu)化

首先是供電方案的優(yōu)化，醫(yī)院建筑中常見一些大型生化設(shè)備，而且也存在一些對(duì)于供電系統(tǒng)要求較高的科室，供電時(shí)間中斷必須在≤0.5s，此時(shí)就需要使用蓄電池組提供充足的電量，蓄電池供電時(shí)間與要求的15min 相符，在此時(shí)間以后便可以使用柴油發(fā)電機(jī)作為第三路電源，主要服務(wù)于一級(jí)特別重要及一級(jí)負(fù)荷用量。設(shè)置兩路獨(dú)立的10kV 電源，日常運(yùn)行時(shí)各承擔(dān)50%負(fù)荷，如果某一路出現(xiàn)故障，另一路便能夠?qū)⑷控?fù)荷承擔(dān)。在某區(qū)域兩路10kV 電源存在問題時(shí)，可采用10kV 電源+自備柴油發(fā)電機(jī)+蓄電池組的方案，需要注意的是，發(fā)電機(jī)容量與一、二級(jí)負(fù)荷容量要求相符，對(duì)于一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)院比較適用此方案。

其次也可以選擇低壓接地系統(tǒng)，當(dāng)前常用的是TN-S 系統(tǒng)，主要可以應(yīng)用于手術(shù)驅(qū)動(dòng)、X 射線、額定容量＞5kVA 的設(shè)備中；除了以上提及的這些設(shè)備，其他局部位置都要使用IT 系統(tǒng)，主要是由于此系統(tǒng)出現(xiàn)首次接地故障的時(shí)候，保護(hù)接地電阻對(duì)地故障電壓較低，不會(huì)發(fā)生電擊安全事故，無需將電源切斷，所以供電更加可靠。

3.3 配電系統(tǒng)的優(yōu)化

在醫(yī)院建筑中常見的用電負(fù)荷有照明、空調(diào)、醫(yī)療動(dòng)力等系統(tǒng)，配電方式的選擇要結(jié)合電氣設(shè)備功能性，充分考慮用電負(fù)荷具體情況，因此配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要以設(shè)備為重要依據(jù)，通過分項(xiàng)法、分科室計(jì)量法，合理選擇供電模式。手術(shù)以及急救室往往接收的都是重急患者，對(duì)于設(shè)備配電、用電要求較高。尤其是手術(shù)室使用的醫(yī)療設(shè)備，要保證供電的持續(xù)性，所以需要設(shè)置為一級(jí)負(fù)荷中的特殊重要負(fù)荷給予供電，同時(shí)配電箱要是專屬且獨(dú)立的。

隨著人民群眾生活水平及質(zhì)量的日益提高，老齡化速度越來越快，在醫(yī)療資源方面的需求也越來越大。所以全國(guó)范圍內(nèi)都加快了綜合型醫(yī)院的建設(shè)，而在醫(yī)院建筑中，電氣設(shè)計(jì)是其中的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。所以在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)要做到考慮全面性、系統(tǒng)化，根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將設(shè)計(jì)要點(diǎn)明確，積極解決難點(diǎn)問題，為醫(yī)院更好地提供醫(yī)療服務(wù)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。