公共衛(wèi)生中心電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司, 廣東 深圳 518000)

0 引 言

國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家衛(wèi)生健康委、國(guó)家中醫(yī)藥局聯(lián)合印發(fā)《公共衛(wèi)生防控救治能力建設(shè)方案》,提出將加強(qiáng)疾病預(yù)防控制體系現(xiàn)代化建設(shè),實(shí)現(xiàn)全面改善疾控機(jī)構(gòu)設(shè)施設(shè)備條件,致力于高效預(yù)防和妥善處置重大公共衛(wèi)生事件,推進(jìn)感染防控領(lǐng)域的醫(yī)防結(jié)合,發(fā)揮區(qū)域醫(yī)療中心的優(yōu)勢(shì)。公共衛(wèi)生中心一般由多個(gè)類別的臨床醫(yī)療?？啤⒓膊☆A(yù)防控制、血液中心、應(yīng)急指揮中心、教學(xué)科研等多種功能結(jié)構(gòu)相交融的建筑集群,集醫(yī)療、教學(xué)、科研、疾病防控、應(yīng)急儲(chǔ)備等功能“多位一體”,在經(jīng)歷全球疫情防控的形勢(shì)下,項(xiàng)目的意義更加凸顯。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目由兩個(gè)地塊組成,大地塊為臨床醫(yī)學(xué)中心,小地塊為疾病控制中心,規(guī)劃總建筑面積341 668 m2。其中,地下部分72 915 m2,地上部分268 753 m2;地下1層,地上塔樓層數(shù)最高14層。本工程屬三級(jí)綜合醫(yī)院,設(shè)計(jì)總床位數(shù)為1 800床,設(shè)計(jì)日門診量3 300人。主要包括地下室、公共臨床衛(wèi)生中心、疾控中心、液氧站1個(gè)和污水處理站2個(gè)。

公共衛(wèi)生臨床中心部分由4個(gè)組團(tuán)組成:行政科教區(qū)、綜合醫(yī)療區(qū)、傳染醫(yī)療區(qū)及預(yù)留發(fā)展用地,功能涵蓋急診急救用房、門診用房、醫(yī)技用房、住院用房、行政科教用房、會(huì)議中心、配套服務(wù)用房、設(shè)備用房及機(jī)動(dòng)車庫(kù)。編制床位數(shù)1 800床,其中綜合病區(qū)500床,慢性傳染病區(qū)700床(含公安監(jiān)管病區(qū)200床),烈性、急性及呼吸性傳染病區(qū)600床。疾病預(yù)防控制中心包括業(yè)務(wù)辦公樓、理化實(shí)驗(yàn)室、微生物實(shí)驗(yàn)室和P3實(shí)驗(yàn)室及應(yīng)急物資儲(chǔ)備庫(kù)房。公共衛(wèi)生醫(yī)學(xué)中心效果圖如圖1所示。功能分區(qū)圖如圖2所示。

圖1 公共衛(wèi)生醫(yī)學(xué)中心效果圖

圖2 功能分區(qū)圖

2 供配電系統(tǒng)

2.1 負(fù)荷分級(jí)

在進(jìn)行負(fù)荷分級(jí)時(shí),需要參考的主要設(shè)計(jì)規(guī)范有GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50849—2014《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50881—2013《疾病預(yù)防控制中心建筑技術(shù)規(guī)范》、GB 19489—2008《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》。國(guó)內(nèi)規(guī)范根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電對(duì)人身安全、經(jīng)濟(jì)損失所造成的影響程度,將電力負(fù)荷分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷及三級(jí)負(fù)荷[1];而醫(yī)院項(xiàng)目除了考慮供電可靠性,還應(yīng)根據(jù)院方運(yùn)營(yíng)、各專項(xiàng)設(shè)計(jì)的相關(guān)需求,在進(jìn)行負(fù)荷分級(jí)時(shí),一般會(huì)稍高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。負(fù)荷分級(jí)要求如表1所示。

表1 負(fù)荷分級(jí)要求

2.2 供電電源及變配電所分布

公共衛(wèi)生中心變配電方案應(yīng)根據(jù)功能分布、管理單位權(quán)屬不同,結(jié)合供電距離及用電負(fù)荷、業(yè)態(tài)等因素設(shè)計(jì)合理的供電系統(tǒng),10 kV供電電源情況如下。

本工程總供電容量為38 900 kVA。其中,臨床中心:供電容量為31 700 kVA,采用4路10 kV高壓電源,每?jī)陕肪圆煌姓冸娬?4路電源運(yùn)行方式為兩用兩備(單位面積綜合裝機(jī)指標(biāo)約108 VA/m2,空調(diào)型式為多聯(lián)機(jī)+分體機(jī))。疾病控制中心:電容量為7 200 kVA,采用兩路10 kV高壓電源,引自不同市政變電站,運(yùn)行方式為同時(shí)供電互為備用(單位面積綜合裝機(jī)指標(biāo)約160 VA/m2,空調(diào)型式為多聯(lián)機(jī)+分體機(jī))。

高壓電源接入位于一層的10 kV高壓配電房,高壓配電系統(tǒng)采用單母線分段接線方式,當(dāng)主用電源檢修或故障時(shí),備用不應(yīng)同時(shí)受損,且能保障本工程所有二級(jí)負(fù)荷以上的所有負(fù)荷。在項(xiàng)目東面地塊預(yù)留疫情時(shí)建設(shè)方艙醫(yī)院,本次總?cè)萘坎话趦?nèi),疫情時(shí)由市政配套接入高壓電源,低壓采用臨時(shí)安裝的箱變和箱式發(fā)電機(jī)為此地塊供電。變電所一覽表如表2所示。10 kV供配電接線圖(臨床中心)如圖3所示。

表2 變電所一覽表

圖3 10 kV供配電接線圖(臨床中心)

2.3 變電所設(shè)計(jì)

變電所選址時(shí)主要依據(jù)GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50053—2013《20 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》等,考慮負(fù)荷等級(jí)、功能分布、負(fù)荷集中區(qū)域的情況。

(1) 方便高壓進(jìn)線和低壓出線及設(shè)備的運(yùn)輸、裝卸及搬運(yùn),避免將變電所設(shè)置在低洼地勢(shì)和積水的場(chǎng)所。

(2) 靠近負(fù)荷中心或大容量設(shè)備處(供電半徑一般不宜超過250 m),節(jié)省低壓電纜長(zhǎng)度,并減少末端電壓損失、電能損耗及保護(hù)靈敏性。

(3) 應(yīng)避開建筑物的伸縮縫、沉降縫等位置,不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室、廚房或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方,且不宜與上述場(chǎng)所毗鄰。

(4) 不宜與有防電磁干擾要求的設(shè)備及機(jī)房毗鄰或位于其正上方或下方。

該項(xiàng)目院區(qū)占地東西向跨度較大(約500 m),功能多且僅有一層地下室,根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娋忠蠹啊痘浗ㄒ?guī)函〔2018〕1752號(hào)關(guān)于加強(qiáng)變電站、配電房防洪防澇風(fēng)險(xiǎn)管控的通知》,所以變電所設(shè)置在首層。由于醫(yī)院項(xiàng)目首層基本滿鋪醫(yī)技、門診等功能用房,變電所選址更困難,除滿足以上的要求外,還要滿足建筑方案功能布置、整體效果的美觀性,電氣專業(yè)的合理經(jīng)濟(jì)性,且應(yīng)避免設(shè)置在病房或重要醫(yī)療用房的正下方或貼鄰,經(jīng)多輪配合溝通,變電所設(shè)置在醫(yī)院的背入口面,盡量減少醫(yī)院正立面效果及醫(yī)療功能流線的影響。

實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,首層設(shè)置變電所時(shí)還需注意正上方是否有排水點(diǎn)(例如洗手盆等),可與給排水專業(yè)協(xié)商調(diào)整錯(cuò)開,如無法錯(cuò)開,由于排水管不能直接向下穿越電房異層排水,水專業(yè)一般采取降板同層排水方式。降板范圍往往是比較大的,若降板內(nèi)的排水管破裂,降板區(qū)域會(huì)形成一個(gè)蓄水的大型沉箱,哪怕有二次排水措施也很難完全不積水且很難被管理維護(hù)人員發(fā)現(xiàn),此時(shí)下層變電所有較大的安全隱患。

綜上要求,建議電氣同行在首層設(shè)置變電所時(shí)盡量讓上層排水點(diǎn)避開變電所區(qū)域,無法避免時(shí)應(yīng)注意提資建筑,在降板排水范圍下方增設(shè)土建夾層,且夾層要滿足進(jìn)人檢修和設(shè)置排水措施,避免因施工工藝差導(dǎo)致底板破裂,積水直接滲透流入下層或可能導(dǎo)致變電所頂板結(jié)露。夾層板剖面示意圖如圖4所示。

圖4 夾層板剖面示意圖

2.4 應(yīng)急電源

2.4.1 柴油發(fā)電機(jī)

公共衛(wèi)生中心普遍存在規(guī)模大、復(fù)雜程度高、功能區(qū)域多、供電要求高、用電需求種類多等特點(diǎn),確定柴油發(fā)電機(jī)組的供電范圍,根據(jù)功能分布、用電性質(zhì)及保障范圍確定發(fā)電機(jī)選型,尤其傳染病醫(yī)院內(nèi)有大量涉及患者生病安全的醫(yī)療設(shè)備(如手術(shù)室、ICU、呼吸性傳染病房及門診、負(fù)壓通風(fēng)設(shè)備等用電設(shè)備)[2],除應(yīng)設(shè)計(jì)雙路電源外還應(yīng)自備應(yīng)急電源,故柴油發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)功率往往比綜合醫(yī)院要大得多。發(fā)電機(jī)選型計(jì)算除了保證一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷、消防負(fù)荷的供電外,應(yīng)考慮醫(yī)院的一般保障負(fù)荷,即能夠保障病患生命安全以及維持醫(yī)院運(yùn)行的負(fù)荷在雙路市電全部失效的情況下,醫(yī)院的保障負(fù)荷能夠維持工作,能最大限度地保證病患生命安全和減小財(cái)產(chǎn)損失,并使醫(yī)院在最低狀態(tài)下維持運(yùn)轉(zhuǎn)。

根據(jù)負(fù)荷計(jì)算,該項(xiàng)目臨床中心(綜合醫(yī)院)設(shè)置兩臺(tái)1 000 kW柴油發(fā)電機(jī),臨床中心(傳染病醫(yī)院)設(shè)置3臺(tái)1 200 kW柴油發(fā)電機(jī),疾控中心設(shè)置1臺(tái)1 100 kW柴油發(fā)電機(jī)。室外設(shè)置臥式埋地儲(chǔ)油罐,滿足機(jī)組連續(xù)運(yùn)行24 h儲(chǔ)油量,并且在每個(gè)變電所應(yīng)急母線段預(yù)留移動(dòng)充電車供電接口。柴油發(fā)電機(jī)一覽表如表3所示。

表3 柴油發(fā)電機(jī)一覽表

2.4.2 UPS不間斷電源

根據(jù)JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中表3.0.2,對(duì)于一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷(如手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)病房、血透室等),要求自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間t≤0.5 s,柴油發(fā)電機(jī)(起動(dòng)時(shí)間一般在15 s內(nèi))不能滿足該類負(fù)荷恢復(fù)供電時(shí)間要求,為避免重要醫(yī)療設(shè)備供電間斷,故末端還須采用不間斷電源(UPS)供電。

集中和分散設(shè)置的選擇:醫(yī)院的UPS可集中設(shè)置或分區(qū)域集中設(shè)置,還可以在醫(yī)療設(shè)備末端分散設(shè)置。集中設(shè)置所需要的UPS供電設(shè)備數(shù)量比較多,距離較遠(yuǎn),且分散的情況下若是選擇集中設(shè)置的方式,雖然可以減少機(jī)房設(shè)計(jì)占地面積,但會(huì)由于UPS供電出現(xiàn)距離比較長(zhǎng);若選末端分散的設(shè)置方式,縮短了原有的供電距離,但是因機(jī)房數(shù)量增多,最終總面積較大,小面積機(jī)房的結(jié)構(gòu)荷載、通風(fēng)條件以及環(huán)境溫度等均需要滿足規(guī)范要求。建議根據(jù)該工程負(fù)荷分布的特點(diǎn),采用分區(qū)域集中的方式設(shè)置不間斷電源,比如對(duì)于手術(shù)室、ICU、血液透析室等UPS使用容量較大的場(chǎng)所,建議按科室集中設(shè)置UPS對(duì)電源轉(zhuǎn)換期間進(jìn)行保障,UPS的備用時(shí)間一般在15～30 min。

3 低壓配電系統(tǒng)

3.1 烈性傳染樓配電干線系統(tǒng)

本項(xiàng)目A01棟為烈性傳染樓,一層為烈性傳染病門診,二層為烈性ICU,三～六層病房區(qū)均為呼吸類傳染病的負(fù)壓病房,其門診診室、病房護(hù)理單元、負(fù)壓隔離病房、負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)、檢驗(yàn)室等除采用雙路市電電源末端切換外,應(yīng)接入柴油發(fā)電機(jī)重要母線段[3]。按照動(dòng)力與照明分開供電、消防與非消防負(fù)荷分別供電、醫(yī)療用電與普通用電分開的原則設(shè)置供電系統(tǒng)。烈性傳染樓配電干線系統(tǒng)圖如圖5所示。

圖5 烈性傳染樓配電干線系統(tǒng)圖

3.2 烈性傳染樓管井及管線設(shè)計(jì)

烈性傳染病區(qū)必須采取負(fù)壓病房,負(fù)壓病房區(qū)采用三區(qū)兩通道[4]布置方式。三區(qū)是指清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū);在清潔區(qū)與半污染區(qū)、半污染區(qū)與污染區(qū)之間建立兩個(gè)緩沖帶;兩通道是指醫(yī)護(hù)通道和病人通道,兩者封閉式隔斷,界限分明。潔凈物資、醫(yī)護(hù)人員進(jìn)出通過醫(yī)護(hù)通道,而病患、醫(yī)療廢棄物則經(jīng)過病患通道,兩者互不影響,避免交叉感染。

(1) 傳染樓電氣豎井宜設(shè)置于清潔區(qū)[5],配電箱、控制箱宜設(shè)置于配電室、設(shè)備機(jī)房或電氣豎井內(nèi),不應(yīng)在不同污染等級(jí)區(qū)域間的隔墻上安裝,因?yàn)閰^(qū)域內(nèi)醫(yī)護(hù)及管理人員均需穿防護(hù)服工作,不便于電氣設(shè)備操作管理、檢修和維護(hù)。

(2) 傳染病房的密閉性對(duì)周圍環(huán)境和醫(yī)護(hù)安全有重要意義,因此在設(shè)計(jì)施工時(shí),管線密閉措施十分重要,電纜橋架、線槽及穿線管穿越不同潔凈等級(jí)、氣壓等級(jí)區(qū)域時(shí)(比如電氣管線從清潔區(qū)穿到半污染區(qū)、從半污染區(qū)穿到污染區(qū)以及在污染區(qū)病房之間相互穿越時(shí)),隔墻(樓板)的縫隙及槽口、管口應(yīng)采用無腐蝕、不燃、彈性密封材料封堵[6],做密封處理。傳染病區(qū)平面的分區(qū)示意圖如圖6所示。

圖6 傳染病區(qū)平面的分區(qū)示意圖

4 結(jié) 語

公共衛(wèi)生中心項(xiàng)目與常規(guī)的綜合醫(yī)院項(xiàng)目不一樣,一般由多個(gè)類別的臨床醫(yī)療?？?、疾病預(yù)防控制、血液中心、應(yīng)急指揮中心、教學(xué)科研等多種功能結(jié)構(gòu)相交融的建筑集群。公共衛(wèi)生中心一般會(huì)有多個(gè)行政管理部門及業(yè)主單位,強(qiáng)弱電初始方案需要與后期接管單位充分溝通具體需求,比如高低壓計(jì)量、變配電及智能化系統(tǒng)分合設(shè)置等要求。傳染病醫(yī)院設(shè)計(jì)供電方案時(shí)要關(guān)注空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng),中央冷水機(jī)組系統(tǒng)和分體機(jī)系統(tǒng)的電量會(huì)差別很大(而傳染病住院區(qū)為了減少交叉感染,往往傾向選擇小系統(tǒng)-分體空調(diào)),前期需要與暖通充分溝通配合,確定合理的變壓器和柴油發(fā)電機(jī)容量。由于傳染病房區(qū)的三區(qū)(清潔區(qū)、半污染區(qū)、污染區(qū))需要通過新風(fēng)形成負(fù)壓,負(fù)壓/負(fù)壓隔離病房的空調(diào)通風(fēng)換氣次數(shù)也較常規(guī)病房大得多(6次/12次),則其新風(fēng)設(shè)備及冷源選型、供電電纜均是比較大,故電氣管井提資時(shí)需要充分考慮配電箱、電纜橋架所需的安裝空間。