盧海峰, 周晨亮

(浙江省建筑設計研究院, 浙江 杭州 310006)

0 引 言

近年來,隨著我國經濟的飛速發(fā)展,各地新建不少大型綜合醫(yī)療建筑。由于大型醫(yī)療建筑功能復雜,醫(yī)療診斷和治療設備眾多,對供配電系統(tǒng)提出較高要求。因此,供配電的合理設計對于保障醫(yī)院的安全、可靠運行尤為重要。

1 項目概況

浙江省某綜合性三級甲等醫(yī)院門診醫(yī)技住院康復樓,其功能涵蓋門診、急診、健康管理中心、檢驗科、住院部、手術部、中心供應、動力中心、病理科、地下車庫及設備機房等,總建筑面積約為12萬m2,建筑主體高度為84.1 m,地下2層,地上21層,屬于一類高層建筑,耐火等級為一級。

2 負荷分級及供電要求

2.1 負荷分級

該項目在施工期間多本規(guī)范修改。在最后裝修圖實施時,根據消防部門及圖審單位建議,基本按照現行國家規(guī)范GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》、GB 51039—2014《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》、JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》、JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》等[1-3]進行負荷分級。根據上述規(guī)范,該工程負荷分級如下:

(1) 一級負荷中特別重要負荷。包括急診搶救室、血液病房的凈化室、產房、重癥監(jiān)護室、早產兒室、血液透析室、手術室、術前準備室、術后復蘇室、麻醉室等場所中涉及患者生命安全的設備和照明用電及大型生化儀器。

(2) 一級負荷。包括急診搶救室、血液病房的凈化室、產房、重癥監(jiān)護室、早產兒室、血液透析室、手術室、術前準備室、術后復蘇室、麻醉室等場所中的除一級負荷中特別重要負荷的其他用電設備;計算機網絡系統(tǒng)用電;急診診室、急診觀察室及處置室、嬰兒室、內鏡檢查室、影像科、放射治療室、核醫(yī)學室等場所的診療設備及照明用電;門診醫(yī)技和住院部30%的走道照明;病理科的取材室、制片室、鏡檢室的用電設備;配電室照明用電;客梯、排污泵、生活水泵;警衛(wèi)照明,障礙照明以及所有消防設備。

(3) 二級負荷。包括中心供應室、空氣凈化機組、采暖鍋爐及換熱站等用電。

(4) 三級負荷。不屬于一、二級的其他電力負荷。

2.2 醫(yī)療場所及設施的類別劃分與自動恢復供電時間要求

由于醫(yī)療建筑的特殊性,JGJ 312—2013根據不同醫(yī)療場所對電氣安全防護的要求,將醫(yī)療場所分為下列三類:0類,不使用醫(yī)療電氣設備接觸部件的醫(yī)療場所;1類,醫(yī)療電氣設備接觸部件需要與患者體表、體內(除2類醫(yī)療場所所述部位外)接觸的醫(yī)療場所;2類,醫(yī)療電氣設備接觸部件需要與患者體內接觸、手術室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫(yī)療場所[4-6]。

醫(yī)療場所及設施的類別劃分與要求自動恢復供電時間如表1所示。

表1 醫(yī)療場所及設施的類別劃分與要求自動恢復供電的時間

注：(a)涉及生命安全的電氣設備及照明,(b)不作為手術室時。

由此可見,在醫(yī)療建筑供配電系統(tǒng)設計時,不僅需要考慮各場所的負荷等級,還要考慮各醫(yī)療場所及設施的類別劃分與要求自動恢復供電的時間。

3 供配電系統(tǒng)設計

3.1 市電電源設計

結合負荷分級、醫(yī)療場所及設施的類別劃分與自動恢復供電時間要求,與當地供電部門溝通后該工程采用兩路10 kV進線,進線采用電纜埋地方式引入,兩路電源同時工作互為備用。其中一路電源中斷供電時,另一路電源能承擔全部一級負荷中的特別重要負荷、一級負荷及二級負荷。

3.2 應急電源設計

為保證一級負荷中特別重要負荷、一級負荷,以及甲方要求市電斷電時需保障的負荷及消防負荷供電的可靠性,該工程設置一臺1 500 kW快速自起動柴油發(fā)電機作為應急電源。當正常供電電源中斷供電時自動起動,并在15 s內向規(guī)定的用電負載供電;當正常供電電源恢復供電后,延時切換并停機。此外,對于停電時間要求自動恢復供電的時間≤0.5 s的負荷,如手術室、術前準備室、術后復蘇室、麻醉室、搶救室、血透、檢驗科大型生化儀器、產房、早產兒室以及重要的計算機機房設備用電等,設置在線式不間斷電源(UPS),且應急供電時間≥15 min。

3.3 配電變壓器數量設計

根據負荷具體情況,在-1F變電所內設置SCBH15-1600 kVA 6臺,SCBH15-500 kVA 2臺,其中1#～4#變壓器對大樓的照明、動力及消防負荷供電,5#、6#變壓器對空調動力等供電,7#、8#變壓器為醫(yī)療設備專用變壓器。供電方案示意如圖1所示。

圖1 供電方案示意

4 典型醫(yī)療場所低壓配電設計

醫(yī)療建筑內用電性質復雜,在設計中應根據各用電設備的特性采用不同的供電方式。對于單臺容量較大的負荷或比較重要負荷,如冷凍機、潔凈手術部、醫(yī)療設備、計算機房等采用放射式供電;對于一般負荷,采用樹干式與放射式相結合的供電方式。

4.1 潔凈手術部

為了保證用電可靠性,潔凈手術部根據防火分區(qū)及潔凈區(qū)的劃分,分別設置配電總柜。配電總柜設置在非潔凈區(qū),采用雙電源供電,其中一路引自應急母線,設置自動切換。后端經UPS后再分配至每個潔凈手術室的專用配電箱。手術室內除手術臺驅動機構及非生命支持系統(tǒng)的電氣設備外,其他用于維持生命、外科手術和其他位于患者區(qū)域的醫(yī)療電氣設備及系統(tǒng)的回路均采用醫(yī)療場所局部IT系統(tǒng)供電。手術室內其他采用TN-S系統(tǒng)供電的終端回路均設置短路及過負荷保護。手術室配電系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 手術室配電系統(tǒng)

4.2 大型診療設備配電

考慮到放射科及體檢中心設置大量的診療設備,為減少對敏感電子設備的干擾,設置2臺診療設備專用變壓器。所有大型診療設備均采用雙電源供電,設置自動切換。為了確保診療設備的正常運行,設備廠家往往會對電源內阻或線路壓降提出要求。

以飛利浦 Precedence SPECT CT為例,按廠家提供數據,要求容量為112 kVA,額定負載為80 kVA,瞬時電流為135 A,要求相間內阻小于0.2 Ω。因此,采用額定電流為160 A的塑殼斷路器進行保護。另結合該工程實際情況,變壓器與配電柜距離為50 m左右,電纜線徑建議不小于70 mm2,且保護接地線的線徑與相線相同。

4.3 ICU配電

為保證用電可靠性,重癥監(jiān)護室(ICU)采用雙電源供電,其中一路引自應急母線,設置自動切換。后端經UPS后再分配至末端各用電回路。ICU內除照明及非生命支持系統(tǒng)的電氣設備外,其他用于維持生命、重癥患者的實時監(jiān)控和其他位于患者區(qū)域的醫(yī)療電氣設備及系統(tǒng)的回路均采用醫(yī)療場所局部IT系統(tǒng)供電。

4.4 檢驗科供電

檢驗科設備儀器眾多且用電要求各不相同,因此在設計之前需與甲方確認科室內主要設備的用電功率及供電要求?？紤]到該工程檢測儀器較多,且血液自動分析流水線、尿液分析流水線、科室內電腦等均要求采用UPS供電。為提高用電可靠性,在檢驗科內設置2個專用配電箱,兩者均采用雙電源供電(一路引自應急母線)。其中,一只配電箱后端經UPS后再分配至末端各用電回路,供要求自動恢復供電的時間≤0.5 s的負荷使用。

4.5 普通病房配電

該工程病房主要集中在塔樓區(qū)域,考慮到安全性與可擴展性,除走道照明外,塔樓照明及插座采用兩條密集型封閉母線供電,兩條母線互為備用。奇偶樓層總配電箱電源分別引自不同母線,當一條母線出現故障或檢修時,有供電需求的樓層可手動切換到另一條母線上,以保證該區(qū)域的供電需求。病房內設置小配電箱,電源引自樓層總配電箱。

4.6 陽光產房配電

陽光產房為院區(qū)特色醫(yī)療項目,因此甲方對該區(qū)域供電提出較高的要求。在電氣設計中產房樓層設產房照明插座用總配電箱,采用雙電源供電,其中一路引自應急母線,設自動切換。產房內設小配電箱,電源引自樓層總配電箱。陽光產房樓層空調及熱水均采用放射式供電。

5 結 語

醫(yī)療建筑作為民用建筑中相對復雜的建筑,電氣設計人員在設計時應充分了解各醫(yī)療場所的醫(yī)療工藝流程和要求,及時與其他專業(yè)人員、醫(yī)療設備廠家、醫(yī)院各科室工作人員及電力部門溝通,這樣才能設計出安全、可靠、經濟的供配電系統(tǒng)。

[1]醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范:JGJ312—2013[S].

[2]供配電系統(tǒng)設計規(guī)范:GB50052—2009[S].

[3]綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范:GB51039—2014[S].

[4]林紅.某三甲綜合醫(yī)院電氣設計[J].建筑電氣,2015,34(9):25-29.

[5]查慧勤.大中型醫(yī)院建筑供配電系統(tǒng)設計[J].安徽建筑,2016(3):214-216.

[6]陳宇.三甲級醫(yī)院電氣設計[J].現代建筑電氣,2017,8(2):58-62.