醫院建筑電氣設計的要點及對策

王太

（建設綜合勘察研究設計院有限公司，北京100007）

1 引言

現階段，醫療機構面臨著改善條件、提高服務、擴大容量的迫切需求，醫院工程建設進入了新的發展時期，在服務多元化、 功能綜合化新趨勢下， 現代醫院建筑電氣設計越來越復雜，必須不斷提高設計水平，充分考慮服務主體的特殊性，積極引入綠色化、智能化電氣技術，提高醫院建筑的運行質量和效率，實現經濟效益、社會效益的和諧統一。

2 工程簡介

西安高新醫院為改擴建醫療建設項目， 項目位于陜西省西安市高新技術產業開發區高新六路東側、團結南路西側，擴建部分總建筑面積為118 809 m2，共包含兩個子項，分別是高新醫院綜合大樓和動力中心。 其中，高新醫院綜合大樓地上16層，地下3 層，建筑高度78.15 m，包含了醫技、門診、人防、地下車庫等部分；動力中心為地下室，地下兩層，包含了制冷站、鍋爐房等組成部分，建筑結構類型為混凝土框架-剪力墻結構。 根據設計任務書及相關資料，遵循現行國家設計規范，對本項目建筑電氣設計專業進行了重點把控， 通過設計要點及策略分析，為其他項目建設提供參考。

3 醫院建筑電氣設計要點及對策研究

3.1 變配電系統設計

3.1.1 負荷分級

根據供電可靠性要求和中斷供電的影響程度進行電力負荷劃分，共分為3 級。 本項目一級負荷包括消防系統、安防監控系統、走道照明、應急照明及疏散指示、監控室、信息中心、急診診室、急診觀察室及處置室、檢驗中心、門診部、病理科、血庫培養箱、客梯、生活水泵等。 一級負荷中還存在特別重要負荷，如急診搶救室、手術室、重癥監護室、術后復蘇室、血液透析室、麻醉室等場所中涉及患者生命安全的設備儀器。 二級負荷主要包括一般診斷用CT 及X 光用電、 影像科診斷用電設備、高級病房、貴重藥品冷庫、肢體傷殘康復病房、空氣凈化機組、中心供應室等。 三級負荷主要指的是其他電力負荷及一般照明，通過電力負荷分級，能夠明確醫院建筑不同科室、不同設備的用電重要性，為變配電系統設計提供依據[1]。

3.1.2 變配電室供電設計

為了保證醫院建筑供電的可靠性， 本工程采用雙重10 kV電源供電。 如果其中一路發生故障， 另一路不會同時受到損害，主接線采用單母線分段，在正常運行時，兩路電源分段運行，當一路電源失電時，由另一路電源承擔全部供電負荷，兩路電源進線開關與母聯開關設電氣機械聯鎖。 根據電氣設計相關規范，變配電所的位置應該接近負荷中心，而且要靠近電源側，可以設置在散熱、通風、防潮相對較好的地下部分。 本工程在綜合樓地下一層設3 間變電所， 在動力中心地下一層設置一間變電所，采用總變電所-分變電所的形式，總變電所位于綜合樓地下一層， 與一間分變電所共同負責門診病房、醫技、車庫等區域的供電，另外兩間分變電所主要負責汽車充電樁供電和動力中心供電， 在一間總變電所和3 間分變電所內分別設置兩臺2 000 kV·A 的帶防護罩強迫風冷環氧樹脂絕緣干式變壓器，變壓器總安裝容量為16 000 kV·A。

3.1.3 應急電源設計

本項目在地下2 層設計了柴油發電機房， 選用了兩臺主用功率為1 000 kW 的柴油發電機組。 如果兩路10 kV 市政電源發生停電、缺相、電壓或頻率超出允許范圍的情況，或者同一變配電所的同一組兩臺變壓器同時出現故障， 那么就可以從各變配電室的兩個低壓進線開關處拾取柴油發電機的延時啟動信號，送至柴油發電機房，自動啟動柴油發電機組，在15 s內達到額定轉速、頻率和電壓，提供穩定負荷；如果市政供電恢復，柴油發電機組經延時后自動停機。 為了防止柴油發電機組和城市電網誤并列，需要采取有效的聯鎖措施。 柴油發電機所帶的負荷主要包括除非消防潛水泵、 客梯外的所有一級負荷以及二級負荷中的部分重要醫療診斷、 內部生產、 廚房設備。 除了保證應急電源的安全性和穩定性，還應該做好環保性設計，如柴油發電機房的進出風道需要做好降噪處理，滿足環境噪聲要求，不得影響正常生產生活，而且煙道設置也要符合環保部門相關規定。 加強柴油發電機組狀態檢測，每隔半個月空載試機一次， 每隔半年帶負載試機一次， 注意控制試機時間，同時要根據季節變化更換不同標號燃油，并且保持燃油箱內的清潔，如果濕度較大，還應該根據實際情況定期排放燃油箱底部沉淀的水分[2]。

3.1.4 其他方面設計

合理選擇主要設備， 保證變配電系統運行的協調性和穩定性。在繼電保護、信號及聯鎖裝置設置方面，10 kV 進線隔離車與進線斷路器閉鎖， 高壓進線斷路器與母聯斷路器閉鎖，10 kV 電源進線開關和出線開關都要做好過電流保護、零序保護、 電流速斷保護，10 kV 母聯開關需要做好過電流保護和母聯自投裝置， 變壓器要設溫度保護，10 kV 總變電所設置直流電源屏及中央信號屏。 在計量、 無功補償及諧波治理方面，10 kV 總變電所要設高壓計量， 小單體建筑及科室設低壓計量，選用多功能監控儀表，實現一表多用的效果，在低壓側設靜電電容器自動補償裝置集中補償， 補償后功率因數要大于0.94，熒光燈、氣體放電燈單燈就地補償，醫療設備及手術室使用的變壓器低壓側設有源濾波裝置，根據實測諧波情況，采取針對性的治理措施。

3.2 低壓配電系統設計

低壓供配電系統供電方式有很多，包括樹干式、放射式、鏈式、混合式等。 不同方式特點不同，適用性不同，樹干式供電方式相對靈活，而放射式供電方式具有較好的可靠性。 本項目采用了混合式的供電方式，即放射式與樹干式結合運用。 對于單臺容量較大的負荷以及大型醫療設備、 消防等部分重要負荷采用放射式供電方式。手術室、重癥監護室以及ICU 潔凈空調病理科等均設有專用配電柜，采用雙電源供電方式，末端自動切換，除此之外，還配有UPS 電源。 每個病房內非醫療插座采用專用分支回路，設置過電流保護裝置，不得使用電飯鍋、電爐等大功率設備。 強電豎井內敷設封閉密集型插接母線，通過插接箱向各層照明配電箱供電。 根據相關部門規定，明確電源電纜規格及型號， 本項目消防用電負荷的配電干線均采用柔性礦物絕緣電纜，沿電氣豎井或橋架明敷，其他從配電室低壓屏引出的配電及照明電纜采用低煙無鹵阻燃電纜， 并采取同樣的敷設方式， 消防設備雙電源互投箱的引出線應該采用低煙無鹵耐火型導線， 普通配電箱的引出線則可以采用低煙無鹵阻燃型導線[3]。

3.3 照明系統設計

醫院建筑照明系統是電氣設計的重點內容之一， 包括區域照明、手術照明、局部照明以及用于特殊病癥治療的光治療設備等，既要滿足醫療活動的功能性需求，又要體現健康照明的理念，為患者和醫務人員提供良好的就醫環境，盡可能減少照明耗電，所以，必須在保證照明質量的情況下，合理選擇照明裝置、 照明光源和控制開關。 本項目建筑根據正常照明使用及節能要求，采用配電箱集中控制及分散開關控制的方式，市政供電負責正常照明電源，應急照明采用雙電源，末端自動切換，應急電源為集中蓄電池及柴油發電機，照明配電箱內均設有帶復式脫扣器的低壓斷路器， 能夠很好地保護和控制照明用電設備。 在區域照明上，主要采用智能照明控制方式，包括門診、大廳、病房、等待區、地下車庫、公共走廊等，照度標準符合相關設計規范，ICU 等潔凈場所采用封閉嵌入式潔凈燈，采用高顯色熒光燈管及電子鎮流器， 一般房間采用暖白熒光燈，變配電室、設備用房、走廊、車庫、診室、門廳、辦公室、實驗室等場所以節能熒光燈為主， 車道入口考慮過渡照明的要求， 光源采用三基色日光燈，CT、MRI、DSA 等室多采用白熾燈、金鹵燈，具有可調光功能，燈具材料不能有磁性，在入口處設置紅色標志燈，消毒室、候診室、污洗間、廁所等房間設置紫外線殺菌燈， 在開關處要有明顯的標記， 手術室采用普通照明，手術部位要使用專用無影燈，合理設計應急照明和疏散照明，本醫院建筑采用了智能消防應急照明和疏散指示系統，所有照明管線均穿鍍鋅鋼管，敷設在吊頂或墻內，同時要做好管線標識[4]。

3.4 防雷與接地系統設計

雷擊對建筑的危害不言而喻， 醫院建筑內部的計算機網絡、精密醫療設備很容易遭受電磁脈沖破壞，可能會造成嚴重的生命財產損失。 在進行建筑防雷設計時，首先要根據建筑物重要程度和發生雷擊的概率等綜合因素確定防雷等級， 然后采取針對性的防雷設施設計。 經過科學計算，本工程按照二類防雷建筑物要求設防，在屋面和女兒墻設置避雷帶，利用建筑物周圍結構柱內主鋼筋作為引下線， 利用基礎底板鋼筋做接地體，保證引下線、接閃器、接地體的可靠連接。 為了預防側擊雷，每兩層沿著建筑四周設水平均壓環，并且將各層外墻金屬構件與防雷引下線可靠連接。 為了防止雷電感應，建筑物內的主要金屬物需要就近接到防直擊雷接地裝置或電氣設備保護接地裝置。 為了應對雷電波侵害，對于引入、引出建筑的電纜，在進出建筑處， 將電纜金屬鎧裝層與電氣設備的接地保護和建筑防雷接地相連。 對于架空和直接埋地的金屬管道，在進出建筑處，需要與防雷接地裝置相連接。 在電源低壓母線側、電子系統引入的終端箱處以及電梯、排煙機、室外風機等部位，都要設置相應級別的電涌保護器。 做好接地系統設計，保證接地系統的可靠性能夠滿足要求。 本醫院建筑共用統一接地體，當自然接地體的接地電阻不滿足要求時， 需要設置人工接地體，采用TN-S 形式的接地系統，能夠兼具供電、保護、經濟等多個方面，在本項目中具有較強的適用性[5]。

4 結語

綜上所述，醫院建筑電氣設計是一項復雜的系統工程。 隨著社會經濟的發展，人們的就醫需求持續增長，許多醫院面臨著改擴建問題。 在進行電氣設計時，既要滿足醫療現代化的發展要求，又要提高建筑運行的安全性和穩定性，為患者和醫護人員提供健康、舒適、便捷的內部環境，因此，必須認真研讀設計任務書， 全面掌握相關資料和標準規范， 找準電氣設計要點，采取行之有效的應對策略，保證最終的設計效果能夠滿足建設需求。