醫院建筑電氣設計的難點及要點

徐志富

（山東舜誠建筑設計有限公司，山東 濰坊 261000）

在民用建筑中，醫院屬于較為特殊的形式之一，對于設備要求以及功能性需求多樣化，所處的整個環境復雜繁瑣，不管是在技術方面，還是在安全保護層面，對于電氣系統都提出了較高的要求。伴隨社會的快速發展，醫院建筑中的設施設備更加完善，規范化、國際化的發展，更需要有高標準的電氣設計給予支持，所以我們要克服電氣設計中的難點，抓住要點，才能滿足當前社會發展對于醫療領域提出的高要求。

1 醫院建筑電氣設計各環節要求

1.1 負荷級別的確定及供電要求

用電負荷的確定要堅持供電可靠性原則，同時還要考慮到供電中斷對于經濟、政治上帶來的損失或者影響[1]。醫院建筑電氣設計過程中將負荷劃分為三個級別，具體如表1 所示。

表1 醫院建筑常用重要用電負荷的分級規定

針對一級負荷的重要科室，在供電的時候要采用兩個電源，在其中某一電源有故障發生時，另外電源不會受到影響，依然可以安全使用。在一級負荷內涉及了特別重要負荷，此時就需要增設應急電源，同時應該注意的重點是不能與其他負荷并用或者串用；同時還要注意的是采用的二級負荷供電系統要使用兩回線路；而三級負荷供電環節并沒有特殊性。

1.2 照明系統設計

醫院是救死扶傷的地方，服務的對象也都是一些患者，涉及的工作內容關乎著人們的生命，而在工作中需要的設備、照明要比其他行業更加嚴格。國家在醫院科室照明方面也有嚴格的要求[2]。一是以安全為基礎，同時又要經濟實用，方便快捷，注意美觀性；二是設計電氣時要保證電壓、配電安裝正確，照明設備與電能質量要求相符；三是負荷計算的前提條件是導線、電氣型號達標；四是控制方法具有較強的可操作性、科學性、合理性；五是保護方法要與規定相契合，保證照明裝置使用以及用電的安全性；六是電氣投資以及年運行支出盡可能減少等；七是電氣設計要按照具體流程以及步驟執行。

在具體設計環節，本回路中各個用電設備負荷總和指的就是每一個回路負荷。本配民箱所有回路負荷總和乘以系數便是配電箱負荷。在計算電流時主要有以下兩種情況：

一是單相線路計算電流是：

公式中IC表示的是單相線路計算電流，A；UP表示的是額定相電壓，V；Cosθ表示的是功率因數；PC表示的是單相線路計算負荷，W。

二是三相線路計算電流是：

公式中IC代表的是三相線路計算電流，A；UP代表的是額定線電壓，V；Cosθ代表的是功率因數；PC代表的是單相線路計算負荷，W。

導線選型、截面、敷設時結合每一個回路統計負荷，將回路電流計算出來，并且對回路斷路器型號合理選擇；斷路器在電流使用方面有具體的要求，要以此為基礎，進而將最合適的導線類型、截面準確地選擇。并根據燈具安裝具體位置為依據設置好相應的線路敷設形式，通常情況下WC 暗敷設于墻體內；CC 暗敷安裝于頂部；FC 暗敷安裝于地面中。

1.3 供配電系統

醫院供電系統設計要結合國內供電規范，同時還要與國際IEC 標準、國內現在執行的醫院等要求相匹配，以兩路10KV 供電模式為主。一是三甲以及特級醫院常使用的是兩路10KV 電纜專線供電，同時發電機是自備的，一些重點醫療設備末端部位，供電時使用的是UPS；二是三甲醫院也會用到兩路10KV 電纜專線進行供電，重要設備使用的供電形式為UPS；三是二甲級醫院常使用的是兩路10KV 供電，其中一路為專線，另一路為低壓；四是一級醫院常使用的是一路10KV 供電，重要設備采用的供電形式為UPS。在醫院建筑中會有很多一級以及二級用電負荷，通常情況下應急電源系統使用15%-20%總安裝容量變壓器柴油發電機系統，一些重要的設備則使用的是UPS 系統[3]。

1.4 防雷與接地安全

醫院建筑中防雷也是關鍵，其中接閃、分流、均壓、接地等是常用技術，涉及的防雷設備主要包含接地體、避雷設施、引下線、均壓環等。電氣設備、系統金屬外殼作為了接地主要工具，導體與大直連接，借助大地這一重要電位，釋放電流，消除電氣設備外殼內靜電；等電位聯結電位是等電位聯結的關鍵，并不一定要使用大地電位。

2 醫院建筑電氣設計的難點及要點案例分析

2.1 案例概況

此次選取的案例為三甲醫院，占地10.35 萬m2，建筑總面積是38.48 萬m2，地上建筑面積為25.65 萬m2，地下2 層，建筑面積為12.82 萬m2，總計容面積是30.92萬m2，機動車停車位是3050 個，地上建筑有科學研究樓、職工宿舍樓、醫療樓、住院樓，此案例選取的醫院建筑是一類高層。

2.2 變配電所及應急電源設置

在此案例中10kV 系統采用的供電措施：使用的是5 路10kV 進線，三路是兩用一備，另兩路可同時供電，并且互為備用。400V 系統供電方式是：一是一級特重及一級負荷使用的是兩兩連接，變壓器低壓母線引出主用回路，另外的變壓器另外一路連接的是備用電源。二是一級負荷使用兩兩連接，連接的是變壓器低壓母線，引出主回路，另一臺中的另一路引出備用電源；三是一級負荷（確保）二級負荷兩兩聯絡變壓器，并在此基礎之上將專用電回路引出，如果是體積較大的設備要全面考慮變壓器負載情況，如果其中一臺出現故障，另一臺將一二級負荷全部承擔，具體的電源設置情況見表2 所示。

表2 電源設置

在此案例中，設置了相應的備用電房，并且安裝了發電機組，負一層共有四個發電機房，主要是用于消防及確保負荷，如果發生停電故障，保證一級負荷與業主依然可以及時用電；消防情況下發電機確保全部消防、計算機設備、安保、醫療區域重點設施設備等負荷。當有火災出現時可及時節斷非消防負荷，保證消防用電更加安全可靠。市電失電情況發生時獨立發電機開啟，切換位置是負荷末端。在此案例中變壓器、10kV 設備容量是36485kVA，變壓器包含電樁用電的配備指標是95VA/m2。

2.3 照明系統

此案例中采用的是綠色建筑標準，根據二星設計的電氣，照明設計根據國家在建筑方面的具體標準、功率密度為重要依據，同時也參考了國家在醫院這一特殊建筑領域出臺的規范、條款，同時醫院內部影像診斷室、核掃描室、手術室等安裝了防誤入紅色警示燈，并且同機組相連。

2.4 防雷及接地系統

此案例中對雷擊數進行了預測，將n 設置成0.342，結合第二類防雷建筑標準將基于電子信息系統的雷電防護等級設計為B 級。防雷接地是其中的難點，醫療功能不同時，設備接地電阻要求也會不一樣，此次選用的是共用接地裝置，總等電位聯結要符合以下要求：場所之內其他位置IT 系統均采用供電設備金屬外殼，在接地的時候還要注意和TNS 系統接地裝置匹配；1、2 類場所之內的患者區域可使用局部等電位聯結，不管是PE 線、導電位置，還是在屏蔽物安裝過程中，或者患者支撐物的選擇都應該進行等電位聯結操作；在2 類場所之內安裝的電源插座、保護導體端子、極易發生導電現象的，與等電位聯結母線的時候，導體電阻≤0.2Ω；醫療電子設備在使用過程中應該基于易干擾頻率，在等電位聯結方式選擇方面要保證科學合理性；1 類以及2 類場所內必須要安裝A、B 型電流保護器。特別要關注到那些特殊性醫療設備，在接地時，電阻應該根據具體標準執行，其中回旋加速器接地電阻范圍應該≤2Ω；直線加速器接地電阻范圍應該≤1Ω；MRI、DSA 等接地電阻≤1Ω。

3 醫院建筑電氣設計的優化建議

3.1 照明的設計優化

醫院建筑中照明系統設計是關鍵，當前很多新建的醫院已經提高了照明標準，普通環境是200lx，病房內是100lx，醫療技術科室是3001x-5001x，這也在很大程度上提高了服務質量。除此之外，照明設計過程中還應該結合診療環境不同，采用不同燈具，比如病房、急診室、治療室等要在第一時間了解患病情，對于照明的要求相對高一些，能夠清晰看出病灶，此時需要安裝高顯色熒光燈、漫反射性燈具等，以免檢查、治療時存在眩光；手術室、傳染科選擇紫外線燈具；眼科以暗室檢查為重點，需要選擇白熾燈。照明燈具選擇需要考慮到實際情況，結合醫院照明系統，更好地服務于患者，便于醫生診斷病情。

3.2 供電系統的優化

首先是供電方案的優化，醫院建筑中常見一些大型生化設備，而且也存在一些對于供電系統要求較高的科室，供電時間中斷必須在≤0.5s，此時就需要使用蓄電池組提供充足的電量，蓄電池供電時間與要求的15min 相符，在此時間以后便可以使用柴油發電機作為第三路電源，主要服務于一級特別重要及一級負荷用量。設置兩路獨立的10kV 電源，日常運行時各承擔50%負荷，如果某一路出現故障，另一路便能夠將全部負荷承擔。在某區域兩路10kV 電源存在問題時，可采用10kV 電源+自備柴油發電機+蓄電池組的方案，需要注意的是，發電機容量與一、二級負荷容量要求相符，對于一些偏遠地區的醫院比較適用此方案。

其次也可以選擇低壓接地系統，當前常用的是TN-S 系統，主要可以應用于手術驅動、X 射線、額定容量＞5kVA 的設備中；除了以上提及的這些設備，其他局部位置都要使用IT 系統，主要是由于此系統出現首次接地故障的時候，保護接地電阻對地故障電壓較低，不會發生電擊安全事故，無需將電源切斷，所以供電更加可靠。

3.3 配電系統的優化

在醫院建筑中常見的用電負荷有照明、空調、醫療動力等系統，配電方式的選擇要結合電氣設備功能性，充分考慮用電負荷具體情況，因此配電系統設計要以設備為重要依據，通過分項法、分科室計量法，合理選擇供電模式。手術以及急救室往往接收的都是重急患者，對于設備配電、用電要求較高。尤其是手術室使用的醫療設備，要保證供電的持續性，所以需要設置為一級負荷中的特殊重要負荷給予供電，同時配電箱要是專屬且獨立的。

隨著人民群眾生活水平及質量的日益提高，老齡化速度越來越快，在醫療資源方面的需求也越來越大。所以全國范圍內都加快了綜合型醫院的建設，而在醫院建筑中，電氣設計是其中的重點，也是難點。所以在具體設計環節要做到考慮全面性、系統化，根據實際情況，結合國家標準，將設計要點明確，積極解決難點問題，為醫院更好地提供醫療服務奠定扎實的基礎。