胡 星 興

(廣州市設(shè)計院,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,對醫(yī)療資源的需求越來越大;各個城市都在加緊建設(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,對電氣設(shè)計提出了不同的要求。

1 項目概況

廣州某三甲醫(yī)院總用地面積103 216m2,總建筑面積(含不計容)37.84萬m2,地上建筑面積25.56萬m2;地下室2層,建筑面積12.28萬m2;其中總計容面積為30.29萬m2,機動車泊位數(shù)為2 950個。地上包含科研樓、教學(xué)宿舍樓、國際醫(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 負荷等級

一級負荷中特別重要的負荷:一級負荷中特別重要負荷包括急診搶救室、血液病房凈化室、產(chǎn)房、燒傷病房、重癥監(jiān)護室、早產(chǎn)兒室、血液透析室、手術(shù)室、術(shù)前準備室、術(shù)后恢復(fù)室、麻醉室、心血管造影檢查室等場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]。

一級負荷:急診搶救室、血液病房凈化室、產(chǎn)房、燒傷病房、重癥監(jiān)護室、早產(chǎn)兒室、血液透析室、手術(shù)室、術(shù)前準備室、術(shù)后恢復(fù)室、麻醉室、心血管造影檢查室等場所中除一級負荷中特別重要負荷的其他用電設(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、血庫、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、制氧機用電;檢驗科、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)電機房用電;消防水泵、防排煙風(fēng)機、消防電梯、消防應(yīng)急照明等消防用電;計算機網(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;氣動物流系統(tǒng);VGA小車等物流傳輸系統(tǒng)[3-4]。

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

除一、二級負荷以外的其他負荷為三級負荷。

2.2 變配電所及應(yīng)急電源設(shè)置

10 kV系統(tǒng)對應(yīng)的供電確保措施:整個項目引進5路10 kV進線,其中三路為兩用一備,另外兩路為同時供電互為備用。400 V系統(tǒng)對應(yīng)的供電確保措施:

(1)一級負荷及一級負荷中特別重要的負荷:由兩兩聯(lián)絡(luò)的其中一臺變壓器低壓母線的引出主用回路,由另外一臺變壓器(經(jīng)過發(fā)電機切換專用母線段)的另外一路引來備用電源。

(2)一級負荷(消防)由兩兩聯(lián)絡(luò)的其中一臺變壓器低壓母線的引出主用回路,由另外一臺變壓器(經(jīng)過發(fā)電機切換)的另外一路引來備用電源。

(3)一級負荷(確保)二級負荷由兩兩聯(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臺變壓器的負載率綜合考慮,在一臺變壓器故障時另外一臺變壓器能承擔(dān)全部一、二級負荷[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)電機組,-1F設(shè)置4個柴油發(fā)電機房,負責(zé)該項目范圍的確保負荷和消防設(shè)備用電。在停電時保證一級負荷和業(yè)主要求確保的用電；在消防狀態(tài)下,發(fā)電機保證全部的消防負荷、重要的計算機設(shè)備負荷、安保用電負荷和重要醫(yī)療區(qū)域設(shè)備(非火災(zāi)區(qū)域)等?；馂?zāi)時切斷火災(zāi)相關(guān)區(qū)域的非消防負荷,確保消防用電可靠性。當(dāng)市電失電時起動發(fā)電機,發(fā)電機獨立于電網(wǎng),在負荷末端切換。

發(fā)電機組設(shè)置如表3所示。

表3 發(fā)電機組設(shè)置

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

3 0.4/0.23 kV低壓配電系統(tǒng)

(1)對于單臺容量較大的負荷或重要負荷采用放射式配電;對一般設(shè)備采用放射式與樹干式相結(jié)合的混合方式配電。

(2)對冷水機組、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)對消防用電設(shè)備、通信和保安監(jiān)控系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等一級負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,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,耐火時間不小于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,耐火時間不小于3.0 h的阻燃耐火電線電纜。

4 照明系統(tǒng)

該項目綠色建筑標準按二星設(shè)計,照明設(shè)計根據(jù)BG 50034—2013《建筑照明設(shè)計標準》的照度和功率密度,及JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(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照相機室和手術(shù)室等用房,應(yīng)設(shè)防止誤入的紅色信號燈,紅色信號燈電源應(yīng)與機組連通。

5 防雷及接地系統(tǒng)

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

醫(yī)療建筑的防雷接地是難點之一,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)療場所內(nèi),電源插座的保護導(dǎo)體端子、固定設(shè)備的保護導(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0.2 Ω。

(4)醫(yī)療場所內(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)療場所應(yīng)選擇安裝A型或B型剩余電流保護器。

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 無功功率補償及諧波治理

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)備為非線性負載,會產(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)生大量的無功功率。所以在醫(yī)院建筑中,無功功率的補償和諧波的治理是難點,重點。

無功補償分為集中補償和就地補償,集中補償為在變壓器低壓出線側(cè)統(tǒng)一補償,一般補償數(shù)值為變壓器容量的25%～30%,補償后的功率因數(shù)在0.92以上;就地補償一般用于比較集中的用電負荷,如空調(diào)室外主機等,就地安裝無功補償器,補償后的功率因數(shù)在0.9以上,就地補償后計算電流可以減少10%,減小配電電纜截面,到達節(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、CT機、核磁共振機等設(shè)備是對人體進行檢測診斷的儀器,對電網(wǎng)質(zhì)量要求較高,對供電線路的電阻率有限制;手術(shù)室及重癥監(jiān)護室等功能區(qū)域不但對人體進行診斷治療,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)生的諧波對電網(wǎng)影響。

7 醫(yī)療設(shè)備的電氣負荷計算

醫(yī)院建筑用電負荷不僅具有一般民用建筑的用電負荷特點,還有醫(yī)療設(shè)備用電負荷的特點。民用建筑用電負荷大都是連續(xù)工作制,如照明、動力等醫(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,用電負荷分為斷續(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、CT、CR、DSA、DR、數(shù)字胃腸機、鉬靶等;屬于連續(xù)工作制的設(shè)備有X射線深部治療機、X射線淺部治療機、X射線介入治療機以及MRI、后裝機、直線加速器等。

斷續(xù)工作制的大型醫(yī)療設(shè)備進行變壓器負荷計算時不選用醫(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)法計算負荷時,應(yīng)統(tǒng)一換算到負荷持續(xù)率ε為25%下的有功功率Pe,即Pe=Pr。Pr就是產(chǎn)品技術(shù)文件所說的連續(xù)功率、平均功率或持續(xù)功率;負載持續(xù)率也叫暫載率,是指此設(shè)備能夠滿載工作時間的比率。

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

8 結(jié) 語

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