某醫(yī)療建筑的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)與難點(diǎn)

胡 星 興

(廣州市設(shè)計(jì)院,廣東 廣州 510620)

0 引 言

隨著人們生活水平的提高,以及人口老齡化的加快,對(duì)醫(yī)療資源的需求越來(lái)越大;各個(gè)城市都在加緊建設(shè)新型的綜合性醫(yī)院,新的醫(yī)療技術(shù)應(yīng)用和醫(yī)療設(shè)備的使用,對(duì)電氣設(shè)計(jì)提出了不同的要求。

1 項(xiàng)目概況

廣州某三甲醫(yī)院總用地面積103 216m2,總建筑面積(含不計(jì)容)37.84萬(wàn)m2,地上建筑面積25.56萬(wàn)m2;地下室2層,建筑面積12.28萬(wàn)m2;其中總計(jì)容面積為30.29萬(wàn)m2,機(jī)動(dòng)車泊位數(shù)為2 950個(gè)。地上包含科研樓、教學(xué)宿舍樓、國(guó)際醫(yī)療樓、住院樓)、醫(yī)技樓)。該建筑屬于一類高層。

2 變、配、發(fā)電系統(tǒng)

2.1 負(fù)荷等級(jí)

一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷:一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷包括急診搶救室、血液病房?jī)艋摇a(chǎn)房、燒傷病房、重癥監(jiān)護(hù)室、早產(chǎn)兒室、血液透析室、手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后恢復(fù)室、麻醉室、心血管造影檢查室等場(chǎng)所中涉及患者生命安全的設(shè)備及其照明用電;大型生化儀器、重癥呼吸道感染區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)用電[1-2]。

一級(jí)負(fù)荷:急診搶救室、血液病房?jī)艋摇a(chǎn)房、燒傷病房、重癥監(jiān)護(hù)室、早產(chǎn)兒室、血液透析室、手術(shù)室、術(shù)前準(zhǔn)備室、術(shù)后恢復(fù)室、麻醉室、心血管造影檢查室等場(chǎng)所中除一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的其他用電設(shè)備。急診診室、急診觀察室及處置室、嬰兒室、內(nèi)鏡檢查室、影像科、放射治療室、核醫(yī)學(xué)室等診療設(shè)備及照明用電;大型醫(yī)院檢查設(shè)備、高壓氧倉(cāng)、血庫(kù)、培養(yǎng)箱、恒溫箱用電;醫(yī)用氣體供應(yīng)系統(tǒng)的真空泵、壓縮機(jī)、制氧機(jī)用電;檢驗(yàn)科、病理科的取材室、制片室、鏡檢室的用電設(shè)備;門診部、醫(yī)技部、住院部走道照明;潔凈手術(shù)室、ICU、層流病房等空調(diào)系統(tǒng)用電;變配電房、發(fā)電機(jī)房用電;消防水泵、防排煙風(fēng)機(jī)、消防電梯、消防應(yīng)急照明等消防用電;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)用電;安防系統(tǒng)用電;醫(yī)療電梯、客梯和消防電梯;污水處理站;排水泵、生活泵用電;氣動(dòng)物流系統(tǒng);VGA小車等物流傳輸系統(tǒng)[3-4]。

二級(jí)負(fù)荷:電子顯微鏡;影像科診斷設(shè)備用電;高級(jí)病房、肢體傷殘康復(fù)病房的照明用電;中心(消毒)供應(yīng)室;空氣凈化機(jī)組;貴重藥品冷庫(kù);太平柜;采暖鍋爐(熱泵)及換熱站用電;污水處理站、扶梯等用電負(fù)荷。

除一、二級(jí)負(fù)荷以外的其他負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷。

2.2 變配電所及應(yīng)急電源設(shè)置

10 kV系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的供電確保措施:整個(gè)項(xiàng)目引進(jìn)5路10 kV進(jìn)線,其中三路為兩用一備,另外兩路為同時(shí)供電互為備用。400 V系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的供電確保措施:

(1)一級(jí)負(fù)荷及一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷:由兩兩聯(lián)絡(luò)的其中一臺(tái)變壓器低壓母線的引出主用回路,由另外一臺(tái)變壓器(經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)切換專用母線段)的另外一路引來(lái)備用電源。

(2)一級(jí)負(fù)荷(消防)由兩兩聯(lián)絡(luò)的其中一臺(tái)變壓器低壓母線的引出主用回路,由另外一臺(tái)變壓器(經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)切換)的另外一路引來(lái)備用電源。

(3)一級(jí)負(fù)荷(確保)二級(jí)負(fù)荷由兩兩聯(lián)絡(luò)的變壓器中引出專用電回路。大型醫(yī)療設(shè)備根據(jù)2臺(tái)變壓器的負(fù)載率綜合考慮,在一臺(tái)變壓器故障時(shí)另外一臺(tái)變壓器能承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷[5-7]。

電源設(shè)置如表1所示。

表1 電源設(shè)置

變配電所設(shè)置如表2所示。

表2 變配電所設(shè)置

備用電房設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組,-1F設(shè)置4個(gè)柴油發(fā)電機(jī)房,負(fù)責(zé)該項(xiàng)目范圍的確保負(fù)荷和消防設(shè)備用電。在停電時(shí)保證一級(jí)負(fù)荷和業(yè)主要求確保的用電；在消防狀態(tài)下,發(fā)電機(jī)保證全部的消防負(fù)荷、重要的計(jì)算機(jī)設(shè)備負(fù)荷、安保用電負(fù)荷和重要醫(yī)療區(qū)域設(shè)備(非火災(zāi)區(qū)域)等。火災(zāi)時(shí)切斷火災(zāi)相關(guān)區(qū)域的非消防負(fù)荷,確保消防用電可靠性。當(dāng)市電失電時(shí)起動(dòng)發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)獨(dú)立于電網(wǎng),在負(fù)荷末端切換。

發(fā)電機(jī)組設(shè)置如表3所示。

表3 發(fā)電機(jī)組設(shè)置

該項(xiàng)目變壓器及10 kV設(shè)備容量約為36 488 kVA,變壓器配置指標(biāo)為96 VA/m2(含充電樁用電)。

3 0.4/0.23 kV低壓配電系統(tǒng)

(1)對(duì)于單臺(tái)容量較大的負(fù)荷或重要負(fù)荷采用放射式配電;對(duì)一般設(shè)備采用放射式與樹(shù)干式相結(jié)合的混合方式配電。

(2)對(duì)冷水機(jī)組、冷卻水泵、冷凍水泵等設(shè)備采用電力電纜由配電房沿電纜橋架敷設(shè)至進(jìn)設(shè)備控制室處,控制柜(箱)到泵之間的配電線路沿電纜橋架敷設(shè)。

(3)對(duì)消防用電設(shè)備、通信和保安監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等一級(jí)負(fù)荷采用專用兩路電源供電,用礦物絕緣電纜由配電房沿電纜橋架敷設(shè)至配電點(diǎn)并在末端配電裝置互投。主供、備供兩路供電線路原則上敷設(shè)于不同的金屬橋架內(nèi)。當(dāng)敷設(shè)于同一金屬橋架內(nèi)時(shí),橋架中間應(yīng)加設(shè)金屬隔板隔離。

(4)消防電梯和輔助疏散電梯的供電與控制電線電纜應(yīng)采用燃燒性能為A級(jí),耐火時(shí)間不小于3.0 h的阻燃耐火電線電纜;高壓供電線路及其他消防供配電線路應(yīng)采用燃燒性能不低于B1級(jí),耐火時(shí)間不小于3.0 h的阻燃耐火電線電纜。

4 照明系統(tǒng)

該項(xiàng)目綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)按二星設(shè)計(jì),照明設(shè)計(jì)根據(jù)BG 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的照度和功率密度,及JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.2條的照度及功率密度要求設(shè)置;X線診斷室、加速器治療室、核醫(yī)學(xué)掃描室、γ照相機(jī)室和手術(shù)室等用房,應(yīng)設(shè)防止誤入的紅色信號(hào)燈,紅色信號(hào)燈電源應(yīng)與機(jī)組連通。

5 防雷及接地系統(tǒng)

本項(xiàng)目年預(yù)計(jì)雷擊數(shù)為N為0.342,按第二類防雷建筑設(shè)計(jì),電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級(jí)為B級(jí)。

醫(yī)療建筑的防雷接地是難點(diǎn)之一,不同醫(yī)療功能及設(shè)備的接地電阻要求不同,醫(yī)療建筑的保護(hù)性接地和功能性接地宜采用共用接地裝置,建筑物內(nèi)應(yīng)作總等電位聯(lián)結(jié),并滿足下列規(guī)定:

(1)醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)由局部IT系統(tǒng)供電的設(shè)備金屬外殼接地應(yīng)與TNS系統(tǒng)共用接地裝置。

(2)在1類及2類醫(yī)療場(chǎng)所的患者區(qū)域內(nèi),設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié),并應(yīng)將下列設(shè)備及導(dǎo)體進(jìn)行等電位聯(lián)結(jié):PE線;外露可導(dǎo)電部分;安裝抗電磁干擾場(chǎng)的屏蔽物;防靜電地板下的金屬物;隔離變壓器的金屬屏蔽層;除設(shè)備要求與地絕緣外,固定安裝的、可導(dǎo)電的非電氣裝置的患者支撐物。

(3)在2類醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi),電源插座的保護(hù)導(dǎo)體端子、固定設(shè)備的保護(hù)導(dǎo)體端子或任何外界可導(dǎo)電部分與等電位聯(lián)結(jié)母線之間的導(dǎo)體的電阻(包括接頭的電阻在內(nèi))不應(yīng)超過(guò)0.2 Ω。

(4)醫(yī)療場(chǎng)所內(nèi)的醫(yī)療電子設(shè)備應(yīng)根據(jù)設(shè)備易受干擾的頻率,選擇S型、M型或SM混合型等電位聯(lián)結(jié)形式。

(5)1類和2類醫(yī)療場(chǎng)所應(yīng)選擇安裝A型或B型剩余電流保護(hù)器。

特殊醫(yī)療設(shè)備的接地電阻要求不同:回旋加速器接地電阻要求不大于2 Ω;直線加速器接地電阻的要求不大于1 Ω;MRI、DSA、DR、CT接地電阻要求不大于1 Ω。

6 無(wú)功功率補(bǔ)償及諧波治理

醫(yī)院建筑中,各種大型醫(yī)療設(shè)備較多,如放射科設(shè)備,各種檢測(cè)儀器及手術(shù)室設(shè)備大都需使用UPS,這些設(shè)備為非線性負(fù)載,會(huì)產(chǎn)生大量的諧波;醫(yī)院人員密集,電梯設(shè)置較多,電梯設(shè)備的功率因數(shù)較低,產(chǎn)生大量的無(wú)功功率。所以在醫(yī)院建筑中,無(wú)功功率的補(bǔ)償和諧波的治理是難點(diǎn),重點(diǎn)。

無(wú)功補(bǔ)償分為集中補(bǔ)償和就地補(bǔ)償,集中補(bǔ)償為在變壓器低壓出線側(cè)統(tǒng)一補(bǔ)償,一般補(bǔ)償數(shù)值為變壓器容量的25%～30%,補(bǔ)償后的功率因數(shù)在0.92以上;就地補(bǔ)償一般用于比較集中的用電負(fù)荷,如空調(diào)室外主機(jī)等,就地安裝無(wú)功補(bǔ)償器,補(bǔ)償后的功率因數(shù)在0.9以上,就地補(bǔ)償后計(jì)算電流可以減少10%,減小配電電纜截面,到達(dá)節(jié)約目的。

醫(yī)院的諧波治理可采取安裝有源濾波器的方式。有源濾波器可集中安裝在變壓器低壓出線側(cè),也可安裝在靠近騷擾源處。X光機(jī)、CT機(jī)、核磁共振機(jī)等設(shè)備是對(duì)人體進(jìn)行檢測(cè)診斷的儀器,對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量要求較高,對(duì)供電線路的電阻率有限制;手術(shù)室及重癥監(jiān)護(hù)室等功能區(qū)域不但對(duì)人體進(jìn)行診斷治療,其本身需設(shè)置的UPS又是諧波發(fā)生源,可在靠近干擾源處設(shè)置有源濾波裝置,既能保證精密醫(yī)療設(shè)備的正常工作,減少外界電源干擾,也能減少其因自身產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)影響。

7 醫(yī)療設(shè)備的電氣負(fù)荷計(jì)算

醫(yī)院建筑用電負(fù)荷不僅具有一般民用建筑的用電負(fù)荷特點(diǎn),還有醫(yī)療設(shè)備用電負(fù)荷的特點(diǎn)。民用建筑用電負(fù)荷大都是連續(xù)工作制,如照明、動(dòng)力等醫(yī)療設(shè)備,尤其是大型醫(yī)療用電設(shè)備,根據(jù)其不同特點(diǎn),用電負(fù)荷分為斷續(xù)工作制、連續(xù)工作制兩類。屬于斷續(xù)工作制的大型醫(yī)療設(shè)備有X射線診斷機(jī)、CT、CR、DSA、DR、數(shù)字胃腸機(jī)、鉬靶等;屬于連續(xù)工作制的設(shè)備有X射線深部治療機(jī)、X射線淺部治療機(jī)、X射線介入治療機(jī)以及MRI、后裝機(jī)、直線加速器等。

斷續(xù)工作制的大型醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行變壓器負(fù)荷計(jì)算時(shí)不選用醫(yī)療設(shè)備的最大功率作為設(shè)備功率。當(dāng)采用需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷時(shí),應(yīng)統(tǒng)一換算到負(fù)荷持續(xù)率ε為25%下的有功功率Pe,即Pe=Pr。Pr就是產(chǎn)品技術(shù)文件所說(shuō)的連續(xù)功率、平均功率或持續(xù)功率;負(fù)載持續(xù)率也叫暫載率,是指此設(shè)備能夠滿載工作時(shí)間的比率。

連續(xù)工作制的醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行變壓器負(fù)荷計(jì)算時(shí)選用最大負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算,但是與一般民用建筑稍有不同,每臺(tái)或者每組醫(yī)療設(shè)備的需用系數(shù)可取小于1。

8 結(jié) 語(yǔ)

醫(yī)療建筑電氣中醫(yī)療設(shè)備種類繁多,對(duì)電氣設(shè)計(jì)要求各異,需要耗費(fèi)大量收集設(shè)備資料;醫(yī)療專項(xiàng)配合,如物流、放射防護(hù)、醫(yī)氣、凈化、高壓氧艙、冷庫(kù)、直升飛機(jī)等;對(duì)智能化設(shè)備預(yù)留用電量需要一定前瞻性,大型綜合性醫(yī)院對(duì)科研的投入增加,對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房、信息機(jī)房需求增加,電氣設(shè)計(jì)需要為后期發(fā)展預(yù)留一定的冗余。