臨海市方艙醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)分析

陳偉鋒

浙江省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江杭州310030

0 引 言

新冠疫情暴發(fā)至今已3年，雖然目前疫情趨勢(shì)總體可控，但多地零星疫情反復(fù)的現(xiàn)狀仍舊存在，這也對(duì)各地后續(xù)應(yīng)對(duì)突發(fā)疫情的醫(yī)療措施提出了更高的要求。如何建造既符合目前疫情防控要求，又能滿足日后突發(fā)公共衛(wèi)生事件或者進(jìn)行后續(xù)項(xiàng)目改造與轉(zhuǎn)型的方艙醫(yī)院是建筑設(shè)計(jì)從業(yè)者的職責(zé)所在。本文從臨海方艙醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)者的角度出發(fā)，具體論述了方艙醫(yī)院電氣設(shè)計(jì)各個(gè)階段中變壓器容量的選擇，設(shè)計(jì)難點(diǎn)與解決方案，以及驗(yàn)收交付時(shí)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)與注意事項(xiàng)等三方面內(nèi)容。

1 工程概況

臨海市方艙醫(yī)院建設(shè)單位為臨海市城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司，建設(shè)地點(diǎn)位于臨海市沿江鎮(zhèn)車棣村附近，原臺(tái)州市區(qū)連接線余溫公路共建段項(xiàng)目部。項(xiàng)目用地規(guī)模59 171 m2，總建筑面積25 055 m2，其中包括方艙單元、醫(yī)護(hù)衛(wèi)生通過(guò)區(qū)、清潔物資庫(kù)、醫(yī)護(hù)臨時(shí)宿舍、附屬用房等。本工程方艙單元、清潔物資庫(kù)主體結(jié)構(gòu)在方艙使用完成后保留，經(jīng)過(guò)改造后作為丁戊類廠房使用，其余醫(yī)護(hù)衛(wèi)生通過(guò)區(qū)、醫(yī)護(hù)臨時(shí)宿舍均為短期臨時(shí)建筑。

2 各個(gè)階段變壓器容量的選擇

2.1 方案設(shè)計(jì)階段

首先需要考慮項(xiàng)目用電負(fù)荷，根據(jù)以往醫(yī)院項(xiàng)目的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般醫(yī)院初步考慮100 W/m2即2 500 kW 用電量即可。同時(shí)，結(jié)合室外總平面圖（圖1）進(jìn)行具體分析，南北長(zhǎng)度為500 m，在南側(cè)和北側(cè)各設(shè)2臺(tái)630 kVA變壓器，供電半徑較為合理。

圖1 醫(yī)院總平面

2.2 施工圖設(shè)計(jì)階段

供電方案初步確定一周后，結(jié)合給排水、暖通等各個(gè)專業(yè)提供的資料，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，用電量仍超出預(yù)期，其中，熱水設(shè)備用電量為1 200 kW，空調(diào)設(shè)備用電量為1 200 kW，新風(fēng)機(jī)組用電量為800 kW，排風(fēng)設(shè)備雙電源用電量為350 kW，污水處理站雙電源用電量為100 kW，加上醫(yī)護(hù)區(qū)宿舍用電，方艙區(qū)普通照明插座用電，同時(shí)考慮方艙區(qū)大空間，部分電取暖用電負(fù)荷等。按照目前供電方案設(shè)計(jì)，變壓器容量將無(wú)法滿足本項(xiàng)目用電需求。最后選定4臺(tái)容量為1 250 kVA變壓器，南北兩側(cè)各設(shè)置2臺(tái)容量為1 250 kVA箱式變壓器（圖2），變壓器負(fù)載率75%左右。0.4 kV母線側(cè)設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置［1］，補(bǔ)償容量不低于配變?nèi)萘康?0%，其中分相補(bǔ)償按30%配置。電容器采用自動(dòng)投切，補(bǔ)償后的10 kV側(cè)功率因數(shù)在0.95以上（表1）。

表1 北側(cè)1#箱變負(fù)荷計(jì)算

圖2 室外箱變（2臺(tái)1 250 kVA變壓器）

同時(shí)配置2臺(tái)容量為630 kW 柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源［2-3］，計(jì)算書見表2，低壓進(jìn)線柜預(yù)留發(fā)電機(jī)接口見圖3，在正常電源中斷時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，在15 s內(nèi)為以下負(fù)載供電：

表2 柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷計(jì)算

圖3 箱變局部電氣配置

1）手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)病房、搶救室；

2）醫(yī)療功能區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)；

3）負(fù)壓病房、負(fù)壓隔離病房、診療室、醫(yī)護(hù)辦公室等配電及照明負(fù)荷；

4）真空吸引、污水處理設(shè)備等用電［4］。

他被她肉身頂撞出來(lái)的激情所震懾。墮入激流之中，柔軟無(wú)形但力量驚人的水流控制住他，身不由己全然失去徘徊余地。微亮天色之中，與這個(gè)變幻莫測(cè)的女子聯(lián)結(jié)，這感受如此新鮮驚人。他愿意探索這具幽暗充沛河流般的軀體，直到迷途。

3 設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決辦法

3.1 配電設(shè)計(jì)

3.1.1 室外配電

本項(xiàng)目地塊狹長(zhǎng)，四周除通道外布滿了空調(diào)、新風(fēng)、通風(fēng)外機(jī)設(shè)備以及熱水設(shè)備。考慮到工期緊，且設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工同步進(jìn)行，需要合理設(shè)置室外總箱位置。室外箱變到單體配電間和室外設(shè)備總箱預(yù)埋套管提前設(shè)計(jì)并預(yù)埋，需考慮足夠多備用預(yù)埋套管。配電總箱到各個(gè)外機(jī)設(shè)備采用室外不銹鋼橋架距地0.3 m安裝，方便后期出線靈活調(diào)整。

室外設(shè)置了很多污水提升泵站，而且比較分散，在南北兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)雙電源切換總箱1ATtsb（室外防水等級(jí)不低于IP54），11 kW的污水提升泵采用放射式配電［5］，3 kW的污水提升泵采用鏈?zhǔn)脚潆?，鏈?zhǔn)脚潆姴怀^(guò)三組泵。同時(shí)，室外通氣管口處設(shè)置高效過(guò)濾消毒器，功率幾十瓦，考慮從就近污水提升泵控制箱接一路單相電源。

暖通專業(yè)提供資料顯示室外新風(fēng)機(jī)外機(jī)功率非常大，單臺(tái)設(shè)備超過(guò)100 kW。經(jīng)過(guò)核實(shí)確認(rèn)，室外新風(fēng)外機(jī)用電負(fù)荷同時(shí)考慮了空調(diào)用電負(fù)荷?？紤]新風(fēng)系統(tǒng)需要雙路電源配電，空調(diào)系統(tǒng)單路電源即可，直接用雙電源供電會(huì)造成用電量增加。經(jīng)過(guò)協(xié)商，最后將新風(fēng)機(jī)組的空調(diào)用電負(fù)荷和新風(fēng)用電負(fù)荷分開，一臺(tái)新風(fēng)室外機(jī)配置兩個(gè)電機(jī)，負(fù)責(zé)新風(fēng)系統(tǒng)的電機(jī)雙路電源供電，負(fù)責(zé)空調(diào)系統(tǒng)的電機(jī)則采用單路電源供電。

室外預(yù)留的移動(dòng)醫(yī)技區(qū)需要預(yù)留電源，每處考慮80 kW（含CT設(shè)備60 kW）。

另外，室外主次出入口處預(yù)留崗?fù)る娫?，考慮空調(diào)及電動(dòng)門用電負(fù)荷。還要考慮電瓶車充電區(qū)域，增加一個(gè)室外電瓶車充電配電箱，電源從就近物資庫(kù)總箱備用回路引。

3.1.2 室內(nèi)配電

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)方艙單元建筑高度為7.8 m（檐口），單層大空間對(duì)橋架、空調(diào)風(fēng)管等短時(shí)間內(nèi)安裝固定造成不便（圖4）。經(jīng)過(guò)溝通，在方艙區(qū)內(nèi)結(jié)合床位豎起一根根金屬支架形成內(nèi)部設(shè)備支撐系統(tǒng)（圖5），局部布置空調(diào)內(nèi)機(jī)、電氣橋架、智能化線路、預(yù)留醫(yī)療設(shè)施線路等擱置條件，使之方便每個(gè)床位。

圖4 方艙區(qū)局部電氣干線

圖5 方艙區(qū)內(nèi)部設(shè)備支撐系統(tǒng)

配電箱、控制箱宜設(shè)置在污染區(qū)外，有條件時(shí)宜設(shè)置于專用房間內(nèi)［6］，本次設(shè)計(jì)考慮方艙區(qū)內(nèi)較多小照明配電箱，僅總配電箱按導(dǎo)則要求設(shè)置于污染區(qū)外專用配電間內(nèi)，末端照明配電箱按病床分區(qū)設(shè)置。按清潔區(qū)、污染區(qū)分別設(shè)置配電回路。每個(gè)床位設(shè)置3個(gè)220 V、10 A單相插座并設(shè)置壁燈［6］。

在病房、緩沖區(qū)、衛(wèi)生間、走廊及其他需要滅菌消毒的地方設(shè)置紫外線殺菌燈，紫外線殺菌燈采用專用開關(guān)，不得與普通燈開關(guān)并列，并有專用標(biāo)識(shí)。對(duì)于公共場(chǎng)所或者有人滯留場(chǎng)所的殺菌燈采用間接式燈具或者照射角度可調(diào)的燈具［6］。

線纜槽盒及穿線管應(yīng)采用不燃性材料［7］，為了便于施工，有條件的場(chǎng)所槽盒及穿線管宜采用明敷方式；穿越隔離墻時(shí)，隔墻縫隙及槽口、管口應(yīng)采用不燃燒材料可靠密封［8］，防止交叉感染。

本工程建筑層高較高，設(shè)置了大量電動(dòng)排煙窗。起初根據(jù)廠家提供的資料，每個(gè)窗戶需要兩個(gè)螺桿，每個(gè)螺桿電流1.5 A，一個(gè)64 A 控制箱可控制18～22 扇窗戶，線路不超過(guò)80 m。3芯6 mm2電纜走橋架接到控制箱，控制箱同時(shí)接消防信號(hào)線4芯1.5 mm2。最終設(shè)計(jì)考慮線路損耗按每個(gè)控制箱配兩個(gè)出線回路，每個(gè)回路各控制10扇窗戶。

3.2 智能化設(shè)計(jì)

根據(jù)醫(yī)療流程設(shè)置出入口控制系統(tǒng)，對(duì)負(fù)壓病房的醫(yī)患通道、污染與潔凈區(qū)域進(jìn)行醫(yī)療流線的管理［4］。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，門禁應(yīng)當(dāng)自動(dòng)解除。辦公室設(shè)置遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)等信息化應(yīng)用系統(tǒng)［9］。方艙區(qū)內(nèi)設(shè)置病房護(hù)理系統(tǒng)（圖6），采用局域網(wǎng)和總線結(jié)合技術(shù)傳輸語(yǔ)音信息和數(shù)據(jù)信息，主要由護(hù)士站主機(jī)、床頭分機(jī)、呼叫按鈕、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等設(shè)備組成。系統(tǒng)通過(guò)終端設(shè)備更新顯示病床區(qū)床位一覽及患者信息［10］。

圖6 方艙區(qū)病房護(hù)理系統(tǒng)

方艙區(qū)應(yīng)設(shè)置與本區(qū)域疾控中心、上級(jí)疾控中心、應(yīng)急指揮中心、政府相應(yīng)管理部門等的專用接口，應(yīng)提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入條件，保證4G或者5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，有條件的場(chǎng)所應(yīng)增設(shè)無(wú)線AP實(shí)現(xiàn)Wi-Fi全覆蓋［6］。

此外，項(xiàng)目通過(guò)建立便捷直觀的可視化駕駛艙和功能強(qiáng)大的管理小程序，配備高效全面的消殺機(jī)器人和體貼方便的送餐機(jī)器人（圖7）。消殺機(jī)器人可以在隔離空間內(nèi)自主運(yùn)行，大幅緩解人力緊缺。送餐機(jī)器人會(huì)自動(dòng)前往護(hù)士站，由護(hù)士裝入盒飯，隨后各自前往方艙單元內(nèi)16條主要過(guò)道，自主停留于過(guò)道中央，由患者自行前往領(lǐng)取，用時(shí)可從人工派發(fā)的40 min 縮短到10 min。依托云端智能構(gòu)架的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，機(jī)器人除了完成各自本職工作，還會(huì)自主監(jiān)測(cè)清潔效果，并且主動(dòng)反饋生成報(bào)告，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化運(yùn)營(yíng)。

圖7 方艙區(qū)智能機(jī)器人

4 項(xiàng)目竣工驗(yàn)收

2022年7月8日初步驗(yàn)收，根據(jù)相關(guān)單位提出的意見作相應(yīng)修改補(bǔ)充。根據(jù)工藝布置細(xì)化配電平面圖（圖8）。最終，于2022年7月29日上午通過(guò)綜合驗(yàn)收。驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)，臨海市城發(fā)集團(tuán)首先對(duì)項(xiàng)目整體建設(shè)進(jìn)行了匯報(bào)，相關(guān)部門及單位負(fù)責(zé)人分別組成醫(yī)療衛(wèi)健組、建設(shè)消防組、環(huán)保組等驗(yàn)收小組，對(duì)醫(yī)院的功能布局、床單元配置、“三區(qū)兩通道”設(shè)置、消防、環(huán)保、污水處理等情況進(jìn)行全面檢查。此前，初步驗(yàn)收中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題均已完成整改，方艙醫(yī)院已基本具備交付使用條件。

圖8 工藝布置配電平面

5 結(jié) 論

方艙醫(yī)院的電氣設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)間通常很緊迫，很多方面無(wú)法做到最合理。比如變壓器容量的選擇，本案如果選擇2 臺(tái)1 250 kVA、2臺(tái)1 000 kVA的變壓器，使負(fù)載率在0.82左右可能更加合理。

通過(guò)設(shè)計(jì)這個(gè)項(xiàng)目，筆者總結(jié)了以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

1）首先要明確項(xiàng)目用電需求，熱水考慮何種形式，空調(diào)通風(fēng)是否要考慮無(wú)負(fù)壓等，不同設(shè)備用電量相差比較大。

2）室外道路與單體基本上同時(shí)施工，所以室外電氣總圖要先設(shè)計(jì)出圖，室外電纜井位置和電纜管預(yù)埋數(shù)量要提前考慮，首先要把單體配電間位置確定好。

3）衛(wèi)生通過(guò)區(qū)域后期會(huì)根據(jù)醫(yī)院要求增加很多工藝布置，需要按區(qū)域多預(yù)留配電箱。在配電間設(shè)置雙電源照明總箱，再通過(guò)橋架放射式引至各個(gè)配電箱。