綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的探討

王 瑛

(浙江省現(xiàn)代建筑設(shè)計研究院有限公司)

0 引言

在黨和政府的大力支持下, 我國的醫(yī)療事業(yè)取得了階段性發(fā)展成果, 醫(yī)療建筑的電氣設(shè)計質(zhì)量不斷提升, 各系統(tǒng)運(yùn)行效果日益完善, 有效地提升了醫(yī)療服務(wù)的質(zhì)量, 為廣大醫(yī)療工作者和患者帶來了更加優(yōu)質(zhì)的使用體驗(yàn)。但是與此同時也必須要看到, 很多電氣設(shè)計工作人員并未意識到節(jié)能環(huán)保的必要性, 在設(shè)計過程中忽略了綠色化、節(jié)能化要求, 這影響了醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的水平。在這種情況下, 對本課題進(jìn)行研究和探索, 顯然具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計概述

首先, 醫(yī)療建筑是醫(yī)療服務(wù)的基礎(chǔ)和根本, 提升醫(yī)療建筑設(shè)計質(zhì)量, 是促進(jìn)我國醫(yī)療事業(yè)不斷取得新發(fā)展的必然選擇, 但是從具體工作經(jīng)驗(yàn)來看,很多醫(yī)療建筑設(shè)計人員都沒有認(rèn)識到綠色節(jié)能設(shè)計的必要性, 這嚴(yán)重影響了醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的進(jìn)步與發(fā)展[1]。特別是在我國能源存量不斷降低、自然環(huán)境持續(xù)惡化的今天, 人們面臨的能源問題越來越嚴(yán)峻, 傳統(tǒng)的醫(yī)療建筑電氣設(shè)計方法已經(jīng)不再具有科學(xué)性和先進(jìn)性, 難以保證醫(yī)療建筑的綠色化水平。在這種情況下, 盡快認(rèn)識到綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的必要性, 并調(diào)整傳統(tǒng)的電氣設(shè)計思路, 可謂是勢在必行。其次, 由于我國綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計工作起步比較晚, 目前其還存在許多不足之處亟待解決。在具體設(shè)計工作中, 存在以下問題: ①部分設(shè)計工作人員的思想不夠先進(jìn), 對綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的實(shí)際需求和重點(diǎn)內(nèi)容沒有清晰認(rèn)知, 提出的設(shè)計方案與醫(yī)療建筑的實(shí)際運(yùn)行需求不符, 這影響了綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計效果。②相比于傳統(tǒng)的電氣設(shè)計方法, 綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計方案往往更加復(fù)雜、電氣系統(tǒng)的整體造價也更高, 即使后續(xù)的綜合使用效益更加可觀, 也有部分單位不愿意嘗試綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計, 這影響了電氣設(shè)計工作的進(jìn)步。③電氣系統(tǒng)實(shí)際上是醫(yī)療建筑運(yùn)行系統(tǒng)的重要組成部分, 但是在實(shí)際設(shè)計工作中, 存在電氣設(shè)計與醫(yī)療建筑綠色建設(shè)項(xiàng)目的總體設(shè)計體系相分離的情況, 這影響了電氣設(shè)計的質(zhì)量, 也不利于醫(yī)療建筑綠色電氣系統(tǒng)發(fā)揮應(yīng)有的積極作用。不難看出, 由于各種各樣的原因, 綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計時至今日還未能取得預(yù)計成效, 在今后的工作中,必須要對綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計策略進(jìn)行深入研究。

2 綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計要點(diǎn)

醫(yī)療事業(yè)是基礎(chǔ)性社會事業(yè)之一, 加強(qiáng)醫(yī)療事業(yè)建設(shè)、為廣大人民群眾提供高質(zhì)量的醫(yī)療服務(wù), 是所有從業(yè)人員共同為之努力的目標(biāo)。而在新的時代背景下, 調(diào)整醫(yī)療建筑電氣設(shè)計方案, 提升電氣系統(tǒng)節(jié)能化、綠色化水平, 則成為了優(yōu)化醫(yī)療事業(yè)發(fā)展質(zhì)量的必要選擇[2]。具體來說, 綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計工作可以從以下幾方面分別入手。

2.1 遵循設(shè)計原則

綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計工作本身具有一定的復(fù)雜性, 想要提升設(shè)計質(zhì)量、優(yōu)化電氣系統(tǒng)運(yùn)行效果, 設(shè)計人員必須要遵循相關(guān)的設(shè)計原則[3]。具體來說,綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計原則包括: 第一, 要遵循節(jié)能原則。近年來我國的醫(yī)療事業(yè)不斷取得新成效,醫(yī)療建筑工程的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、設(shè)計水平持續(xù)提升, 這給電氣設(shè)計工作帶來了新的挑戰(zhàn)。在進(jìn)行綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的過程中, 務(wù)必要以節(jié)能為第一要務(wù), 結(jié)合醫(yī)療建筑的各項(xiàng)使用功能及設(shè)計需求, 降低電氣系統(tǒng)的能耗等級, 從根本上解決傳統(tǒng)電氣設(shè)計模式存在的不足之處。第二, 要遵循經(jīng)濟(jì)原則。加強(qiáng)醫(yī)療建筑綠色化電氣設(shè)計, 是未來一段時間提升醫(yī)療建筑整體設(shè)計質(zhì)量的必然選擇, 但是與此同時也必須要看到, 綠色化電氣系統(tǒng)的整體造價確實(shí)要高于傳統(tǒng)電氣系統(tǒng), 這可能影響部分醫(yī)療機(jī)構(gòu)的應(yīng)用積極性。因此在進(jìn)行綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的過程中, 設(shè)計人員還需要考慮經(jīng)濟(jì)性問題,盡可能尋求科學(xué)可行的辦法, 保證綠色醫(yī)療建筑電氣系統(tǒng)的綜合應(yīng)用效益。第三, 要遵循智能化原則。近年來我國的先進(jìn)技術(shù)如同雨后春筍般涌現(xiàn),特別是智能化技術(shù)更是異軍突起, 在許多行業(yè)當(dāng)中扮演著重要角色, 在進(jìn)行綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的過程中, 設(shè)計人員應(yīng)充分發(fā)揮智能化技術(shù)的積極作用, 使之成為醫(yī)療建筑電氣系統(tǒng)各功能區(qū)的主要管理技術(shù), 確保醫(yī)療建筑內(nèi)多種電氣設(shè)備能夠穩(wěn)定聯(lián)動、安全運(yùn)行, 保證綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計有效性。

2.2 照明設(shè)計

照明設(shè)計是綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的重要組成部分, 其設(shè)計質(zhì)量直接決定了醫(yī)療建筑的使用效果, 但是在進(jìn)行電氣設(shè)計的過程中, 其卻非常容易被忽略。為確保照明設(shè)計質(zhì)量, 工作人員應(yīng)從光源的選擇和燈具的選擇兩方面分別入手, 以保證醫(yī)療建筑內(nèi)部照明效果為基本原則, 確保光線均勻舒適。在此基礎(chǔ)上, 還需要考慮到綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計對節(jié)能環(huán)保性質(zhì)的要求, 在正式開始進(jìn)行施工之前, 對醫(yī)療建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析, 在充分利用自然光線的基礎(chǔ)上確定照明系統(tǒng)設(shè)計方案, 同時還需要選擇節(jié)能環(huán)保的燈具, 從而降低醫(yī)療建筑運(yùn)行過程中照明設(shè)備的能耗, 達(dá)到提升綠色醫(yī)療建筑照明設(shè)計水平的目標(biāo)[4]。

2.3 線路設(shè)計

綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計包括多方面內(nèi)容, 而線路設(shè)計無疑是最重要的設(shè)計內(nèi)容之一。首先, 要加強(qiáng)線路材質(zhì)設(shè)計, 盡可能選擇銅芯導(dǎo)線等, 保證電能傳輸效率, 避免不必要的電能浪費(fèi), 在實(shí)際設(shè)計工作中, 還可以結(jié)合醫(yī)療建筑電氣線路的輸電需求進(jìn)行設(shè)計, 在保證節(jié)能設(shè)計效果的同時降低整體成本。第二, 要合理控制電氣線路的長度, 盡可能讓電氣線路走直線、縮減導(dǎo)線材質(zhì)的用量, 特別是在設(shè)計低壓線的過程中, 更是需要著力避免回頭線問題, 從而降低電能輸送難度, 達(dá)到降低電能損耗量、提升綠色化水平的目標(biāo)。第三, 在電氣線路比較長的情況下, 設(shè)計人員還需要調(diào)整導(dǎo)線的截面積, 從而保證電能運(yùn)輸效率、避免不必要的電能浪費(fèi)問題。同時, 還需要考慮到部分線路的季節(jié)性負(fù)荷特點(diǎn)和階段性負(fù)荷特點(diǎn), 對線路的橫截面積進(jìn)行縮減, 避免不必要的電能損耗, 從而達(dá)到提升綠色醫(yī)療建筑電氣線路設(shè)計質(zhì)量的目標(biāo)。

2.4 配電設(shè)計

綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的復(fù)雜性不言而喻, 加強(qiáng)配電設(shè)計是保證綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計質(zhì)量的必然選擇, 具體來說可以從以下幾方面考量: 第一, 在綠色醫(yī)療建筑配電設(shè)計過程中, 工作人員應(yīng)秉持著便捷性、可靠性原則開展工作, 一般來說電壓等級要不高于2 個級別。, 從而避免電級過多而產(chǎn)生的電能過度消耗問題, 另外還需合理設(shè)置配電位置, 根據(jù)醫(yī)療建筑電氣系統(tǒng)的主要負(fù)荷確定配電位置, 從而降低電能輸送途中的損失量, 提升綠色醫(yī)療建筑配電系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量。第二, 在進(jìn)行配電設(shè)計的過程中, 變壓器扮演著不容忽視的重要角色, 工作人員務(wù)必要對變壓器的設(shè)計方案進(jìn)行反復(fù)調(diào)整, 保證綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計質(zhì)量。通常來說, 可以將變壓器的載荷設(shè)計為0.8 左右, 從而確保其能夠維持在最佳的運(yùn)行狀態(tài), 還可以選擇節(jié)能型的變壓器, 從而降低其空載情況下的電能損耗達(dá)到提升綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計水平的目標(biāo)。第三, 在進(jìn)行配電線路設(shè)計的過程中, 一定要選擇恰當(dāng)?shù)碾娎|材料, 在不影響電流傳輸?shù)幕A(chǔ)上, 對電纜的截面、型號等參數(shù)進(jìn)行確認(rèn), 提升綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計效果。

2.5 變電所和配電間設(shè)計

為確保綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計整體效果, 工作人員還需要嚴(yán)格遵守GB 50053—2013 《20kV 及以下變電所設(shè)計規(guī)范》及GB 50352—2019 《民用建筑設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定, 對變電所和配電間的位置進(jìn)行妥善設(shè)計, 一般來說, 將變電所需設(shè)于負(fù)荷中心的位置能夠最大限度地控制電能消耗問題, 但是考慮到醫(yī)療建筑的實(shí)際布局情況, 部分設(shè)計人員會將變電所設(shè)置在非標(biāo)準(zhǔn)位置, 這在一定程度上會影響綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的質(zhì)量。換而言之, 在變電所位置不合理的情況下, 醫(yī)療建筑內(nèi)部供電距離將會被極大地拉長, 電纜能耗必然會有所提升, 這不符合綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計要求。因此, 必須要在綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計之初, 對變電所配電間的位置進(jìn)行設(shè)計, 保證其盡可能靠近負(fù)荷中心, 一般二者之間的距離不應(yīng)超過200m, 只有這樣才能保證綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的節(jié)能水平[5]。

2.6 電動機(jī)設(shè)計

加強(qiáng)電動機(jī)設(shè)計, 是保證綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計質(zhì)量的必然選擇, 其是否能夠在運(yùn)行期間取得最佳的節(jié)能效果, 決定了醫(yī)療建筑電氣系統(tǒng)的整體能耗, 因此工作人員應(yīng)充分考慮降低電動機(jī)輕載荷、空載荷問題的方式方法。目前來看, 使用變頻式自動調(diào)速裝置是比較常見的電動機(jī)節(jié)能設(shè)計方法, 其能夠在變頻技術(shù)的支持下自動調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速, 在電動機(jī)載荷降低的情況下其轉(zhuǎn)速也隨之降低, 在電動機(jī)荷載較高的情況下其轉(zhuǎn)速才會逐漸提升, 這樣一來, 電動機(jī)輕載荷以及空載荷的問題就能得到妥善控制, 綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的質(zhì)量也會有所提升。當(dāng)然, 這種設(shè)計思路并非十全十美, 其在成本方面存在一定的不足之處,可能無法滿足部分醫(yī)療建筑的經(jīng)濟(jì)性要求。因此, 在成本預(yù)算不允許的情況下, 工作人員也可以將電動機(jī)啟動方式設(shè)計為軟啟動, 通過在電動機(jī)線路設(shè)計中安置軟啟動裝置的方法, 降低電動機(jī)運(yùn)行能耗, 軟啟動裝置能夠結(jié)合開啟時間等, 逐漸調(diào)動可控硅的導(dǎo)通角從而達(dá)到避免電動機(jī)空載荷問題的目標(biāo), 提升電動機(jī)設(shè)計的整體質(zhì)量。

2.7 電磁干擾抑制設(shè)計

綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的環(huán)保效果受多方面因素的共同影響, 想要提升綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的有效性, 工作人員還需要考慮電磁干擾抑制設(shè)計方面的問題。醫(yī)療建筑中包含大量非線性設(shè)施, 這些設(shè)施之間不可避免地會出現(xiàn)電磁干擾問題, 進(jìn)而導(dǎo)致電氣系統(tǒng)電能損耗問題, 甚至可能給醫(yī)療建筑帶來一定的消防安全風(fēng)險, 因此在進(jìn)行電氣設(shè)計的過程中, 工作人員務(wù)必要對電磁干擾問題進(jìn)行控制。具體來說, 就是要提升電氣線路和設(shè)備的接地設(shè)計效果, 通過調(diào)整設(shè)計線路布設(shè)、接地線位置的方式, 降低電磁對于綠色建設(shè)項(xiàng)目電氣系統(tǒng)的干擾程度, 提升綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計質(zhì)量[6]。

2.8 智能化系統(tǒng)設(shè)計

除了上文已經(jīng)提到過的幾方面設(shè)計要點(diǎn)之外,加強(qiáng)智能化系統(tǒng)設(shè)計, 也是保證綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計質(zhì)量的必要手段。首先, 在醫(yī)療建筑內(nèi)部設(shè)計內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、智能化專網(wǎng), 通過三級網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架保證智能化信息系統(tǒng)的運(yùn)行效率, 相比于傳統(tǒng)的信息化系統(tǒng), 基于這一網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的醫(yī)療建筑信息系統(tǒng)具有更加可觀的運(yùn)行效率和信息容量, 在后續(xù)進(jìn)行擴(kuò)容和寬帶升級的過程中也更加便利。從部分醫(yī)療建筑智能化系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計情況來看, 在虛擬局域網(wǎng)(VLAN)、服務(wù)質(zhì)量(QOS)、操作系統(tǒng)級虛擬化技術(shù)(OVC) 等技術(shù)手段的支持下, 其能夠?yàn)獒t(yī)護(hù)人員提供醫(yī)護(hù)對講、ICU 視頻探視、手術(shù)視頻管理及示教等多種功能, 確保系統(tǒng)的應(yīng)用價值。除此之外, 還能夠在保證醫(yī)療建筑內(nèi)部信息安全性、避免網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險方面發(fā)揮應(yīng)有的作用, 通過各個業(yè)務(wù)在核心層的隔離, 達(dá)到避免業(yè)務(wù)網(wǎng)互相干擾的目標(biāo)[7]。在保證智能化系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)上, 各種醫(yī)療設(shè)備和電氣設(shè)備都能夠順利接入, 在后續(xù)的發(fā)展中, 智能化醫(yī)療設(shè)備也能夠順利接入, 這對于提升醫(yī)療建筑資源配置水平、集成醫(yī)療優(yōu)勢功能有不可忽視的積極作用。

3 結(jié)束語

目前能源緊缺、環(huán)境破壞的問題愈演愈烈, 開始影響到我國經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展, 因此必須要調(diào)整醫(yī)療建筑的設(shè)計方案, 通過更加節(jié)能環(huán)保的電氣設(shè)計方案, 保證醫(yī)療建筑運(yùn)行過程中的低能耗。除了文中提到的照明設(shè)計、線路設(shè)計、配電設(shè)計、變電所和配電間設(shè)計、電動機(jī)設(shè)計、電磁干擾抑制設(shè)計以及智能化系統(tǒng)設(shè)計之外, 工作人員還需要結(jié)合醫(yī)療建筑運(yùn)行過程中的實(shí)際需求以及新節(jié)能技術(shù)成果等, 不斷對綠色醫(yī)療建筑電氣設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行積極探索。