平疫結合醫院電氣設計研究

李鵬，雷震，黃慶樑

（1.中建八局設計管理總院，上海201206；2.同濟大學電子與信息工程學院，上海201804）

1 引言

2020年年初，一場突如其來的新冠肺炎疫情席卷全球，在廣大醫療工作者與全國人民的共同努力下，我國在抗擊新冠肺炎疫情的斗爭中取得了令世人矚目的成績，但在斗爭中也暴露出我國在面對突發公共衛生安全，尤其是在大規模傳染病暴發時所存在的被動性和滯后性以及醫療資源布局的不合理性。在疫情暴發伊始，面對疫情的高傳染性，現有的普通醫院條件不足以滿足收治感染者的需求，而專門的傳染病醫院又不足以完全容納數量巨大的疫情感染者，為此許多醫院不得不對現有的病房進行改建、擴建用以滿足收治要求，如雷神山醫院、火神山醫院等[1]。而在后疫情時期，這些因疫情而進行的改擴建項目往往又會因失去作用而出現閑置狀況。鑒于此，“平疫結合”醫院的建設理念開始為各地衛生主管部門所重視。

“平疫結合”醫院按照“平疫結合，快速轉換”為理念進行設計及建造：在非公共安全事件時，醫院各司其職，開展平常診治工作。當公共安全事件突發時，醫院迅速轉化為患者收治醫院，迅速開展疫情抗擊工作。從理念中不難看出，“平疫結合”醫院的建設能夠充分提高醫療資源的利用率，提高城市在面對突發公共安全事件時的應變能力。如何在設計階段，提前進行科學規劃，從而在平時不影響醫院的正常的診治工作，在公共安全事件突發進行功能轉化時，減少醫院改擴建工作量，提高轉化速度，是“平疫結合”醫院設計工作的一個重難點。

為此，本文從具體項目出發，探討在“平疫結合”醫院電氣設計中如何體現其“平疫結合，快速轉換”理念。

2 電氣設計依據

筆者近期完成了某縣醫院的電氣設計工作，該醫院作為國內首批實踐“平疫結合”理念的醫院，具有較多可討論的設計思路。

2.1 項目概況

該醫院為一級醫院，總建筑面積約28 000 m2，開設床位約100 張，機動車停車位約180 個。醫院主樓建筑高度約30 m，地上8 層，地下1 層，為一類高層建筑。

考慮到疫情尚未完全結束，且未來全球抗疫挑戰依然嚴峻，為做到未雨綢繆，本項目建設單位提出需求，即在設計階段充分考慮“平疫結合”的可能，在必要時能將本醫院6～8 層的護理單元轉換為傳染病疫情救治區域。

2.2 設計思路

2.2.1 供配電設計

本工程主樓為一類高層，根據JGJ 312—2013《醫療建筑電氣設計規范》和GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》，本工程平時的用電負荷等級如表1所示[2，3]。

表1 某縣醫院用電負荷簡表

平時狀態下，針對本項目6～8 層的護理單元（病房）應為三級負荷，但是在平疫轉換后，“平疫結合”區的護理單元用電負荷等級需進行調整。

2.2.2 智能化設計

根據GB 50314—2015《智能建筑設計標準》，要求綜合醫院應配置相應的信息設施系統包括：信息接入系統、布線系統、移動通信室內信號覆蓋系統、無線對講系統、信息網絡系統、有線電視系統、公共廣播系統等；并應按照國家現行有關標準設置火災自動報警系統以及安全防范系統等公共安全系統；設置建筑設備管理系統；并應配置相應的機房工程[4]。

在GB 51039—2014《綜合醫院建筑設計規范》中，要求醫院設置信息設施系統、信息化應用系統、公共安全系統、智能化集成系統，并配置相應的機房工程[5]。

在JGJ 312—2013《醫療建筑電氣設計規范》中，要求按照醫療建筑等級設計相應的智能化集成系統，其應包含信息設施系統、建筑設備及診療設備監控系統、公共安全系統及呼叫信號系統等。

根據GB 50849—2014《傳染病醫院醫院建筑設計規范》，規定智能化系統的設計內容應至少包括火災自動報警及消防聯動控制系統、緊急廣播及公共廣播系統、建筑設備監控系統、安全防范系統、綜合布線系統、計算機網絡系統、有線電視系統、信息顯示系統、醫護對講系統、病房視頻監視及探視系統等[6]。

2.3 相關法規規定

對于醫院設計，除了國家相關法規規定，國家衛健委還于2020年7月30日發布了國衛辦規劃函〔2020〕663 號文件《綜合醫院“平疫結合”可轉換病區建筑技術導則（試行）》（以下稱“663 號文”），文中對電氣、智能化、空調、給排水、醫療氣體等各個專業技術措施做出了明確要求。本項目的“平疫結合”區電氣設計主要參考該文件規定，其余區域則按照相關法規規定完成設計[7]。

3 電氣設計落實

結合國家法律法規以及相關文件的規定，電氣設計工作需要做出一些具體的調整，有別于常見醫院的電氣設計，主要體現在供配電干線設計、護理單元電氣設計、空調系統電氣設計和建筑智能化設計上。

3.1 負荷等級

“663 號文”第7.1.1 條規定：“‘平疫結合’區的重癥監護病房、負壓手術室、護理單元、檢驗室、生物安全實驗室、PCR 實驗室等區域應當按一級負荷設計；新建項目應當由市政引入雙重10 kV 電源供電，改造項目應當由院區變電所不同的低壓母線引出兩路電源供電。”

本項目作為新建項目，電源可滿足雙重10 kV 電源供電，“平疫結合”區相關場所主要為收治病患的護理單元。在平時狀態下，護理單元電源負荷等級為三級負荷，但在疫情時則提升至一級負荷，需考慮一級負荷的供配電要求，在設計階段直接按照一級負荷進行設計或預留可切換至一級負荷的條件。

3.2 供配電干線設計

“663 號文”第6.1.7 條規定：“‘平疫結合’區疫情時清潔區最小新風量宜為3 次/h，半污染區、污染區最小新風量宜為6 次/h。”

針對此條規定，暖通專業在“平疫結合”區的新風設備用電量增加，電氣專業需要做相應設計，預留電量需要滿足疫情時設備的供電需求。同時相應系統也需采用雙電源供電，保證供電可靠性。

本工程為一級醫院，本無須設置柴油發電機；但根據本文

2.2.1 節論述，本工程需要設置柴油發電機。需要由柴油發電機供電的用電負荷包括“平疫結合”區護理單元的醫療設備和照明用電，以及“平疫結合”區通風系統。相應區域的配電干線圖如圖1所示。

圖1 電氣干線圖

如圖1所示，普通照明干線和普通空調干線由市政母排單電源出線，為三級負荷；而“平疫結合”照明干線和“平疫結合”空調干線由市政母排和應急母排雙電源出線，為一級負荷中特別重要的負荷。

本工程雖設計了應急母排和柴油發電機，但經與甲方討論，預留設備機房、吊裝孔洞、供電回路和供電通道，但不采購發電機。一方面，雖有新冠疫情的事實，但下一次疫情何時到來并不確定；另一方面，柴油發電機需定期維護，費用不菲，而再發疫情時并不影響設備的采購。基于以上理由，本工程提供了新發疫情時再行設備采購的方案。

3.3 空調系統配電設計

本工程6～8 層“平疫結合”，空調系統與照明系統的設計有所區別。照明系統是在普通照明干線的基礎上增加了“平疫結合”照明干線，而空調系統是將普通空調干線改為“平疫結合”空調干線。原因是樓層空調配電箱所有出線均與通風系統相關，因此，必須全部定義為“平疫結合”用空調。“平疫結合”空調配電箱系統圖如圖2所示。

如圖2所示，6～8 層暖風專業的設計中，并未區分普通送排風與疫情送排風，采用的通風設備為同一臺設備。與普通空調配電箱有所區別的是，每臺需為2 臺風機配電，以滿足“663號文”第6.1.7 條規定。

圖2 “平疫結合”空調配電箱系統圖

與照明配電箱類似，本工程6～8 層的空調設備，平時狀況下雖有備用回路自應急母排出線，但由于發電設備未安裝，并不影響其負荷等級；疫情時待安裝柴油發電機，便滿足了負荷等級要求。

3.4 護理單元配電設計

“663 號文”第7.1.2 條規定：“‘平疫結合’區的重癥監護病房、負壓手術室、護理單元的醫療設備、照明、通風系統用電應當按一級特別重要負荷設計；檢驗室、生物安全實驗室、PCR實驗室的實驗設備、照明、通風系統用電應當按一級特別重要負荷設計。新建項目應當設置柴油發電機組供電，改造項目可根據實際情況采用院區內現有柴油發電機組供電或預留市政發電車的接口。”

為滿足一級特別重要負荷要求，需考慮設置柴油發電機組，同時滿足負荷等級的要求及新建項目應設置柴油發電機組的要求。

由于相應樓層中并非所有照明設備均為“663 號文”第7.1.2 條所規定的設備，比如，走道照明、普通插座、護士站照明等，因此，普通照明干線需1～8 層統一配置，而6～8 層需另外配置“平疫結合”照明配電箱。因此，本工程6～8 層三級負荷由普通照明干線采用單電源供電，而護理單元由“平疫結合”照明干線采用雙電源供電。

本工程6～8 層的護理單元，平時狀況下屬于普通病房，雖有備用回路自應急母排出線，但發電設備未安裝，并不影響其負荷等級；待疫情時安裝柴油發電機，便能滿足負荷等級要求。

3.5 建筑智能化設計

“663 號文”第7.2 條對“智能化”設計做詳細的規定，包括建筑設備監控系統、信息網絡系統、火災報警系統、安防系統等。有關規定對相關的電氣設計工作具有明確的指導作用。

醫院的智能化設計不僅需要滿足醫院在平時診治的需求，更要考慮到未來疫情發生時的需求。在“平疫結合”醫院的智能化設計中，在滿足國家現行有關標準，設置信息設施系統、信息化應用系統、公共安全系統、智能化集成系統等系統的同時，還要根據疫情時需要快速轉化的特點進行相應的考量。

信息設施系統設計應滿足醫院對于電信、網絡的使用需求，預留改造條件，為物聯網及人工智能的應用提供基礎條件。

公共安全系統是保護人身安全不可缺少的重要系統。對于公共安全系統的設計，在保證系統安全可靠的同時，也應當考慮系統的可改造性。如在火災自動報警設計中，考慮到“平疫結合”轉換區將來可能進行相應改造，因而可將該區疫情時改造部分設計成獨立回路，并預留相應余量以滿足改造需求，這樣既能滿足平時需求，又能減少疫情轉化時的改造工作量。

建筑設備監控管理系統采用集散式網絡構架，避免因單一控制器失效造成整個系統的崩潰。系統通過設置數據接口的方式與電能管理系統、能耗監測系統及設備等進行數據傳輸，DDC 控制器網絡架構基于TCP/IP 協議，通過以太網與中控室直接連接。系統還需要對凈化空調、醫用氣體、建筑污水處理、空氣污染區域通風等系統的監控操作。在設計中還應注重系統的可拓展性，滿足對不同設備的監控需求，同時預留余量以滿足疫情時改造的需求。

4 結語

本工程電氣設計工作，參考了國家現行規范和相關法規、文件，并綜合考慮了造價因素，提供了一套設計方案。該設計既能滿足相關法規要求，又提供了一種典型的設計方法，即在等級較低的醫院設計中，如何落實“平疫結合”理念。

很多社區醫院地處偏僻之所，通常并不繁忙，因此，將此類醫院設置為“平疫結合”醫院，是個很好的思路，甚至可能成為未來的主流。但此類醫院的電氣設計還須改進，它的供電方案通常配置不高。因此，方案設計時還須在電氣設計方面多做研究和探討。