會(huì)展建筑改造方艙醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)剖析

祁 漢 逸

(上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司, 上海 200000)

0 引 言

2022年3月伊始,新冠肺炎疫情再次襲來,上海成為此次病情蔓延的重點(diǎn)區(qū)域,大量的社會(huì)人員感染。為盡快收治輕癥和無癥狀感染者,市政府要求各轄區(qū)同時(shí)開展多個(gè)既有建筑方艙醫(yī)院改造工作,迅速阻隔疫情蔓延。本文以上海兩大會(huì)展建筑改建方艙醫(yī)院為實(shí)例,剖析會(huì)展建筑改造成方艙醫(yī)院電氣專業(yè)的各個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

1 方艙醫(yī)院建設(shè)特點(diǎn)及實(shí)例概述

方艙醫(yī)院建設(shè)的特點(diǎn)是建設(shè)周期短,一般3～6 d完成建設(shè),由于全市處于封控狀態(tài),物資較為匱乏,需充分考慮利用既有建筑設(shè)施和現(xiàn)有市場(chǎng)可調(diào)度資源進(jìn)行建設(shè)。方艙醫(yī)院一般劃分為污染區(qū)、限制區(qū)、安全區(qū),對(duì)于不同的區(qū)域,一般會(huì)有不同的設(shè)計(jì)措施。

實(shí)例一:上海浦東某一大型會(huì)展中心。該會(huì)展中心共有17個(gè)展廳,展廳面積總計(jì)約為20萬m2。其中,單個(gè)展廳長(zhǎng)約185 m,寬約70 m,面積約1.2萬m2。標(biāo)準(zhǔn)展廳為一層式建筑,每個(gè)展廳均為無柱式結(jié)構(gòu)。本次改造建筑方案如下:N1～N5、W1～W5館為病床區(qū)(污染區(qū)),室外帳篷展館為醫(yī)護(hù)休息及洗浴區(qū)(限制區(qū)),E2、E2、E6、E7館為醫(yī)護(hù)住宿區(qū)(限制區(qū)),E4、E5館為潔庫。改造為方艙醫(yī)院后病床數(shù)約15 000個(gè)。

實(shí)例二:上海浦西某一特大型會(huì)展中心。該會(huì)展中心可展覽面積約60萬m2。綜合體共17個(gè)展廳,包括15個(gè)單位面積為3萬m2的大展廳和2個(gè)單位面積為1萬m2的多功能展廳。該會(huì)展中心的1號(hào)至3號(hào)館長(zhǎng)度為270 m,跨度為108 m,凈高為32 m。4號(hào)至8號(hào)館一層展廳凈高為12 m,柱網(wǎng)為27 m×36 m;二層展廳凈高為17 m,柱網(wǎng)54 m×36 m,整個(gè)展廳立柱共計(jì)8根。本次改造建筑方案如下:1.1館、1.2館、2.1館、2.2館、3館、4.1館、4.2館、5.1館、5.2館、6.1館、6.2館、7.1館、7.2館、8.1館、8.2館為病床區(qū)(污染區(qū)),北館和虹館為醫(yī)護(hù)休息及洗浴區(qū)(限制區(qū)),室外總體設(shè)置醫(yī)護(hù)住宿區(qū)(限制區(qū))。改造為方艙醫(yī)院后病床數(shù)約50 000個(gè)。

方艙醫(yī)院改造主要依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行傳染病醫(yī)院有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和《上海市臨時(shí)集中隔離收治點(diǎn)設(shè)施設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(試行版)》等技術(shù)文件[1-4],并結(jié)合會(huì)展建筑原有現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。

2 改造電氣設(shè)計(jì)

2.1 供電方案

會(huì)展建筑改造方艙醫(yī)院供電負(fù)荷要求如下:搶救室用電、安全防范系統(tǒng)用電、指揮中心用電、污染區(qū)風(fēng)機(jī)用電等按一級(jí)負(fù)荷供電;消防設(shè)施用電沿用原有負(fù)荷等級(jí)。改造后的供配電系統(tǒng)需要滿足高峰時(shí)期的病床用電和設(shè)備用電。上海屬于電源穩(wěn)定地區(qū),常規(guī)市政兩路進(jìn)線同時(shí)使用,符合雙重電源性質(zhì)。

實(shí)例一中,標(biāo)準(zhǔn)展廳為單層展廳,在展廳四處分別設(shè)置變壓器,共4臺(tái)。W系列展廳單臺(tái)變壓器容量為1 250 kVA,總裝機(jī)容量為5 000 kVA;N系列展廳單臺(tái)變壓器容量為1 250 kVA和1 000 kVA,總裝機(jī)容量為4 500 kVA,單位容量均約400 W/m2。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)館兩路獨(dú)立10 kV進(jìn)線,2臺(tái)變壓器一組,分列運(yùn)行,同時(shí)使用,形成雙重電源。實(shí)例二中,標(biāo)準(zhǔn)展廳為兩層展廳,每個(gè)展廳共設(shè)置8座10 kV變電所,8 m、23 m夾層各設(shè)置4座,每個(gè)變電所內(nèi)的裝機(jī)容量為2×1 600 kVA,總裝機(jī)容量為16×1 600 kVA,單位容量約420 W/m2。每組變壓器引自兩路不同的母線段的10 kV電源,同時(shí)使用。實(shí)例一和實(shí)例二的電源屬性均符合一級(jí)負(fù)荷要求,原展廳按重型展覽設(shè)計(jì),單位指標(biāo)設(shè)計(jì)值較高,可滿足本次改造用電需求。綜上所述,實(shí)例一和實(shí)例二可利用原有電源及原有供電系統(tǒng),不做改造。

對(duì)于搶救室、特殊監(jiān)控病床等重要特殊用電需求的場(chǎng)所,增設(shè)不間斷備用電源(UPS),供電時(shí)間不小于30 min。醫(yī)療IT隔離電源在實(shí)際實(shí)施過程中存在IT隔離電源系統(tǒng)調(diào)試難度大、現(xiàn)場(chǎng)工期緊張、專業(yè)調(diào)試人員調(diào)度困難等問題。應(yīng)急照明及疏散指示燈采用集中式EPS電源作為備用電源。

2.2 配電設(shè)計(jì)

方艙醫(yī)院是臨時(shí)性隔離病房,日后需拆除且恢復(fù)原有的建筑功能,需最大化利用原有條件,減少對(duì)于原有設(shè)施的破壞,病床隔離區(qū)和其他功能區(qū)(護(hù)士站、污物暫存區(qū)、搶救室、庫房等)多采用臨時(shí)隔板。醫(yī)護(hù)人員通過區(qū)一般采用室外集裝箱、現(xiàn)場(chǎng)增加隔墻和門的形式。會(huì)展類建筑一般為高大空間,隔斷空間無法做封頂。

電氣新增用電負(fù)荷主要包括:局部照明用電、病床插座用電等;污染區(qū)風(fēng)機(jī)、小廚寶、潛污泵、一體化淋浴房用電、電開水爐等設(shè)備用電以及醫(yī)療專用負(fù)荷等[5]。實(shí)例一和實(shí)例二的設(shè)計(jì)對(duì)于負(fù)荷進(jìn)行分類配電,采用放射式供電方式,使用標(biāo)準(zhǔn)箱,盡量統(tǒng)一電纜規(guī)格。消防設(shè)備一般利用原有消防設(shè)施,故配電系統(tǒng)無須改動(dòng)。不同的功能區(qū)域分別配置末端標(biāo)準(zhǔn)型配電箱。照明、插座引自標(biāo)準(zhǔn)箱的不同回路,每一回路均配備剩余電流保護(hù)器。每個(gè)床位設(shè)置3個(gè)普通單相插座。公共區(qū)域設(shè)置備用插座、預(yù)留自主移動(dòng)式消毒機(jī)器人、送餐機(jī)器人等專用充電插座。考慮到日后需要恢復(fù)原有建筑功能,橋架、配電箱、末端配電點(diǎn)位均重新設(shè)計(jì)及安裝。實(shí)例一床位配電平面圖如圖1所示。實(shí)例二床位配電平面圖如圖2所示。

在實(shí)例一和實(shí)例二設(shè)計(jì)過程中大量采用標(biāo)準(zhǔn)配電箱,這樣做有利于快速生產(chǎn)及施工。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)開展設(shè)計(jì),建議第一時(shí)間內(nèi)提供病床區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)配電箱系統(tǒng)圖,供施工單位采購安裝,病床標(biāo)準(zhǔn)平面圖如圖3所示。病床區(qū)域采用6張病床的床頭插座一組回路,7組病床插座回路和預(yù)留1組的公共區(qū)域插座,形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)配電箱,該配電箱一般安裝于高隔板1.8 m處。常規(guī)可以覆蓋40張床位使用,根據(jù)病床數(shù)可估算出此類配電箱的數(shù)量,供盤廠生產(chǎn)。此外,護(hù)士臺(tái)、淋浴區(qū)也可使用標(biāo)準(zhǔn)配電箱的做法,本文不再贅述。會(huì)展類建筑一般設(shè)有展位箱,建議使用展館四周的臨時(shí)展位箱,不建議使用管溝內(nèi)展位箱,由于病床區(qū)一般鋪設(shè)PVC地板,管溝內(nèi)展位箱在方艙醫(yī)院運(yùn)行期間不便于維修。實(shí)例一中,四周設(shè)有32處63 A的臨時(shí)展位箱;實(shí)例二中,四周設(shè)有14處400 A的臨時(shí)展位箱,病床區(qū)配電多引自于此類配電箱。風(fēng)機(jī)配電需在風(fēng)機(jī)附近設(shè)置控制按鈕。

醫(yī)療隊(duì)要求有配套移動(dòng)式醫(yī)技車位,包含CT、DR及檢驗(yàn)車位,其中CT車預(yù)留160 kW用電點(diǎn),DR及檢驗(yàn)車位預(yù)留45 kW用電點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,在變電所內(nèi)利用備用低壓出線斷路器新敷設(shè)電纜至室外停車點(diǎn)(車載式CT機(jī)預(yù)留開關(guān)殼架電流400 A,脫扣器整定電流300 A;DR及檢驗(yàn)車預(yù)留開關(guān)殼架電流160 A,脫扣器整定電流100 A)。

圖1 實(shí)例一床位配電平面圖

圖2 實(shí)例二床位配電平面圖

圖3 病床標(biāo)準(zhǔn)平面圖

設(shè)備配電低壓電纜一般采用無鹵低煙阻燃0.6/1 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜,大電纜型號(hào)盡量統(tǒng)一,一旦完成采購,更換的難度較大。大電流整定值所用的電纜可考慮雙拼電纜。室外電纜多采用鎧裝電纜。小動(dòng)力、照明、插座的配電導(dǎo)線多采用450/750 V無鹵低煙阻燃聚乙烯絕緣導(dǎo)線。消防應(yīng)急照明及疏散導(dǎo)線采用450/750 V無鹵低煙阻燃耐火聚乙烯絕緣導(dǎo)線。電纜敷設(shè)沿會(huì)展建筑管溝內(nèi)穿管敷設(shè),再穿金屬線槽沿地面或高低隔板引至各用電設(shè)備點(diǎn),如架設(shè)龍門架,將線槽設(shè)置于龍門架上部。

2.3 照明設(shè)計(jì)

常規(guī)會(huì)展建筑規(guī)范要求高檔展廳地面照度標(biāo)準(zhǔn)值為300 lx、眩光值為22、照度均勻度為0.6、顯色指數(shù)為80,實(shí)例一和實(shí)例二中的實(shí)測(cè)照度均能夠滿足改造方艙醫(yī)院照度需求。實(shí)例一由于建設(shè)時(shí)間較為久遠(yuǎn),大空間采用的是金鹵燈,實(shí)例二由于建設(shè)時(shí)間較近,采用的是LED廠棚燈,根據(jù)實(shí)際使用情況反饋發(fā)現(xiàn),實(shí)例二的炫光值較高,患者臥床體驗(yàn)較差。

新增設(shè)的區(qū)域需增加局部照明,有條件的情況下每個(gè)病床可設(shè)置臺(tái)燈。由于護(hù)士臺(tái)等區(qū)域采用隔板分隔,一般不設(shè)頂,新增加的照明一般采用T5燈管壁裝方式。淋浴間、盥洗室照明采用防塵防水燈具,建議設(shè)置在2區(qū)以外,由于現(xiàn)場(chǎng)的淋浴間多為一體化工廠定制,部分燈具無防水功能,現(xiàn)場(chǎng)巡視時(shí)需檢查并要求整改。實(shí)例一和實(shí)例二現(xiàn)場(chǎng)采用了大量的臨時(shí)帳篷,帳篷下照度較低,為避免大風(fēng)天氣時(shí)帳篷破損造成觸電事故,在臨時(shí)帳篷下需敷設(shè)24 V LED燈帶,電源取自附近照明配電箱帶漏電的回路。有條件的項(xiàng)目可在公共走道的隔板上設(shè)置自帶電池移動(dòng)感應(yīng)式夜燈。公共區(qū)區(qū)域照明建議在護(hù)士站集中控制,但此項(xiàng)改造難度較大,視情況而定,其余區(qū)域照明就地開關(guān)控制。

通過區(qū)(一脫二脫、更衣室、緩沖區(qū)等)、污染物存放區(qū)、搶救室、庫房等需要滅菌消毒的部位設(shè)置紫外線殺菌燈。通過區(qū)的紫外線燈在通過區(qū)一脫、二脫、更衣等區(qū)域兩側(cè)外設(shè)置開關(guān)。所有紫外線殺菌燈均需設(shè)專用標(biāo)識(shí),由專人負(fù)責(zé)開啟和關(guān)閉。根據(jù)接收醫(yī)院方的要求,病床區(qū)設(shè)置若干移動(dòng)式紫外線殺菌燈。

2.4 防雷接地設(shè)計(jì)

防雷系統(tǒng)沿用原有防雷措施,未做改造。低壓配電系統(tǒng)接地,原則上沿用原有的TN-S系統(tǒng)。所有室內(nèi)設(shè)備均連接原建筑的等電位聯(lián)合接地網(wǎng)絡(luò),室外淋浴設(shè)備設(shè)置等電位接地,接地電阻不大于1 Ω。污染區(qū)內(nèi)1類及2類醫(yī)療場(chǎng)所區(qū)域設(shè)置輔助等電位聯(lián)結(jié)。有金屬外殼的用電設(shè)備需做好接地措施。一體化淋浴房設(shè)置輔助等電位聯(lián)結(jié)。電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)常規(guī)設(shè)置為B級(jí),浪涌防護(hù)等級(jí)常規(guī)設(shè)置為C級(jí)。各級(jí)配電箱設(shè)置浪涌保護(hù)裝置,尤其是室外配電箱設(shè)置一級(jí)浪涌。弱電系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)線端由弱電施工方設(shè)置信號(hào)浪涌保護(hù)裝置。

2.5 電氣消防設(shè)計(jì)

實(shí)例一和實(shí)例二中電氣消防相關(guān)的系統(tǒng)較為完善,在改造方艙醫(yī)院過程中可利用原有建筑的電氣消防系統(tǒng)。由于現(xiàn)場(chǎng)不具備調(diào)試系統(tǒng)的條件,在新增設(shè)的集裝箱內(nèi)部及其他封閉空間裝設(shè)帶聲光報(bào)警功能的感煙探測(cè)器。病床區(qū)及治療區(qū)等改造區(qū)域增加應(yīng)急照明及疏散指示燈,其水平間距不大于10 m。應(yīng)急照明及疏散指示照明采用集中式EPS備用電源,其供電時(shí)長(zhǎng)不小于60 min。疏散指示照明采用集中控制型疏散誘導(dǎo)照明系統(tǒng),電源引自原有應(yīng)急照明配電回路。

2.6 智能化設(shè)計(jì)

智能化系統(tǒng)主要包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)、醫(yī)護(hù)呼叫系統(tǒng)等,還包括門禁系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)、周界報(bào)警系統(tǒng)等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用設(shè)備網(wǎng)與Wi-Fi覆蓋網(wǎng)邏輯隔離的方式。污染區(qū)(如護(hù)士站、搶救室等區(qū)域)設(shè)置信息插座。非污染區(qū)(如辦公區(qū)域)設(shè)置Wi-Fi信號(hào)全覆蓋AP點(diǎn)位,辦公區(qū)域、指揮中心等區(qū)域設(shè)置信息插座。綜合布線系統(tǒng)以光纖作為數(shù)據(jù)主干,水平布線采用六類非屏蔽網(wǎng)線。在污染區(qū)的一脫、二脫、更衣處,潔物運(yùn)輸通道,污物暫存間,護(hù)士站,搶救室,病床區(qū),非污染區(qū)的公共走道、藥房、指揮中心、辦公等區(qū)域均設(shè)置視頻監(jiān)控。所有前端攝像機(jī)有基本視頻分析功能。采用無線醫(yī)護(hù)呼叫系統(tǒng),便于快捷安裝,每個(gè)床位設(shè)置一個(gè)呼叫按鈕,護(hù)士站設(shè)置呼叫主機(jī)。在污染區(qū)的一脫、二脫、更衣處、潔物運(yùn)輸?shù)葏^(qū)域設(shè)置門禁系統(tǒng)。整個(gè)病區(qū)設(shè)置一個(gè)電子圍欄周界報(bào)警系統(tǒng),用于管理病人的出入。

2.7 二次改造電氣設(shè)計(jì)

為滿足基礎(chǔ)疾病穩(wěn)定普通型陽性患者收治要求,疫情后期要求對(duì)方艙醫(yī)院功能進(jìn)行升級(jí)。增設(shè)集中監(jiān)護(hù)的搶救室、移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備庫房、增加醫(yī)護(hù)工作站等醫(yī)療空間,滿足基本醫(yī)技功能要求。增設(shè)太平間,太平間預(yù)留80 kW電量,雙電源供電。搶救室的每個(gè)重癥病床設(shè)置插座6個(gè),采用2路電源交叉供電且配有30 min UPS供電,以提高呼吸機(jī)等醫(yī)療設(shè)備的供電可靠性。部分重癥病床設(shè)置IT隔離電源系統(tǒng)。護(hù)士臺(tái)增加2組插座,1組6個(gè)插座,供醫(yī)療人員及相應(yīng)設(shè)備使用。每個(gè)集中監(jiān)護(hù)的搶救室增加4臺(tái)移動(dòng)式紫外線消毒燈。搶救室重癥病床的每個(gè)床位單獨(dú)設(shè)置視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)點(diǎn),在集中監(jiān)護(hù)的搶救室內(nèi)的護(hù)士臺(tái)顯示每個(gè)床位的監(jiān)控。搶救室重癥病床每個(gè)床位設(shè)置無線救助呼叫按鈕,可以一鍵報(bào)警,護(hù)士臺(tái)設(shè)置呼叫主機(jī)可準(zhǔn)確定位報(bào)警床位,且護(hù)士臺(tái)設(shè)置緊急呼叫按鈕,可以在指揮中心呼叫主機(jī)顯示。太平間及移動(dòng)醫(yī)技車處設(shè)置監(jiān)控?cái)z像機(jī),移動(dòng)醫(yī)技車處預(yù)留網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口。

3 結(jié) 語

相較其他建筑類型而言,會(huì)展建筑改造方艙醫(yī)院有著較為明顯的優(yōu)勢(shì)。會(huì)展建筑多為大空間,無多余功能房間,單位電量指標(biāo)較高,會(huì)展綜合管溝便于電纜敷設(shè),照度充足,原有消防系統(tǒng)較為完善。本文結(jié)合會(huì)展建筑的特點(diǎn),剖析改造方艙醫(yī)院的供電方案、配電設(shè)計(jì)、照明設(shè)計(jì)、防雷接地設(shè)計(jì)、電氣消防設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì),供此類項(xiàng)目的電氣設(shè)計(jì)參考。此類項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)工作時(shí)間短,現(xiàn)場(chǎng)需要解決大量的實(shí)際施工問題,對(duì)于設(shè)計(jì)人員的技術(shù)功底和應(yīng)對(duì)能力有著較高的要求。