馮巖冰， 郭宏祥， 高 超， 劉 川

(山東建大建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，濟(jì)南 250013)

0 引言

受新型冠狀病毒肺炎疫情影響，各高校積極響應(yīng)政府部門的要求，合理統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)各自學(xué)校疫情防控工作，并積極配合高校新建或改建防疫、隔疫醫(yī)療建筑的建設(shè)工作。鑒于高校、醫(yī)院、臨時(shí)性建筑均有屬于自己特有的屬性，而三者在一個(gè)特定的時(shí)期需要結(jié)合，因此，針對該類建筑的電氣設(shè)計(jì)，筆者從實(shí)際出發(fā)，通過分析幾個(gè)重要的強(qiáng)弱電系統(tǒng)，與同行進(jìn)行探討。

1 工程概況

本工程位于山東省濟(jì)南市長清大學(xué)城某高校東南側(cè)，位于校園較偏僻、空氣流通較好地段，總建筑面積約2 100m2，地上兩層，其中一層主要為發(fā)熱門診、隔離病房，建筑面積約1 400m2；二層主要設(shè)置隔離病房，建筑面積約700m2。主體采用高級板房結(jié)構(gòu)，層高均為3.3m。建筑耐火等級二級，室外消防用水量為25L/s。本樓距離校區(qū)就近變配電室約150m，距離校區(qū)消防控制室約300m，距離校區(qū)信息中心約350m。

2 供配電系統(tǒng)

2.1 負(fù)荷分級

因沒有規(guī)范明確規(guī)定，高校內(nèi)臨建校醫(yī)院的各個(gè)用電負(fù)荷等級應(yīng)該如何劃分，前期設(shè)計(jì)依據(jù)《教育建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 310-2013、《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 312-2013、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016-2014(2018年版)等相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合隔疫建筑物的特殊性，將走廊照明，所有消防用電(包括消防風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明等)，掛號室、藥房、化驗(yàn)室用電，門診所有照明用電等均按照二級負(fù)荷配電，另依據(jù)《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50849-2014相關(guān)規(guī)定，室外設(shè)置隨時(shí)可用的移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)組(額定容量200kW)，待市電不滿足用電要求時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組投入使用，該方案可大大提高該項(xiàng)目的供電可靠性，因本樓用電負(fù)荷較小，當(dāng)兩路市電斷電時(shí)室外柴油發(fā)電機(jī)組可供全部用電負(fù)荷用電，不再對三級負(fù)荷配電回路進(jìn)行切電處理(消防時(shí)除外)，如圖1所示。

圖1 低壓配電單線系統(tǒng)示意圖

2.2 電力配電系統(tǒng)

本工程由就近變電所引來兩路電壓為220V/380V市電電源，三相四線，選用埋地引入本樓一層配電室，且室外設(shè)置一臺(tái)可移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源。接地型式采用TN-C-S系統(tǒng)，電源中性保護(hù)導(dǎo)體(PEN)在進(jìn)戶處重復(fù)接地，工作中性導(dǎo)體(N)和保護(hù)導(dǎo)體(PE)自總箱內(nèi)開始分開，不再相連，進(jìn)戶電纜的金屬外皮，保護(hù)管與防雷共用接地裝置，要求接地電阻<1Ω。

對于消防及重要負(fù)荷、一般照明動(dòng)力或單臺(tái)容量較大的設(shè)備，低壓配電系統(tǒng)均采用放射式供電。該供電方式發(fā)生故障時(shí)影響范圍小、可靠性高、控制靈活，更易于實(shí)現(xiàn)集中控制。經(jīng)前期造價(jià)比較，此配電方式相較于樹干式與放射式相結(jié)合的配電方式，所產(chǎn)生的費(fèi)用基本可忽略不計(jì)，卻可大大提升項(xiàng)目供電可靠性。

各種消防設(shè)備、重要設(shè)備用電采用雙電源供電并在末端互投，所有雙回路電源自動(dòng)切換設(shè)備均需設(shè)電氣、機(jī)械聯(lián)鎖裝置，且其切換均要求采用4極PC級ATS。一般照明及動(dòng)力采用單電源供電。

消防專用設(shè)備的過載保護(hù)只報(bào)警，不跳閘。為消防用電設(shè)備配電線路的過載保護(hù)僅作用于信號而不作用于切斷線路。經(jīng)與校方商議，本工程為臨時(shí)性建筑物，僅利用上級低壓柜出線處計(jì)量表作為總計(jì)量裝置，本單體內(nèi)各級配電箱均不作計(jì)量裝置相關(guān)設(shè)計(jì)。無功補(bǔ)償裝置在上級校區(qū)變電所低壓側(cè)進(jìn)行，要求補(bǔ)償至cosφ=0.92。

3 照明系統(tǒng)

3.1 照明燈具

本工程照明系統(tǒng)由一般照明、公共照明、應(yīng)急照明等部分組成，以清潔、明快為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮到節(jié)能，均選用高效、節(jié)能型燈具。病房、診室、治療室、檢查室等場所均采用T5細(xì)管徑直管形三基色熒光燈，走廊、樓梯間、門廳等公共區(qū)域采用LED燈具，潮濕環(huán)境使用防水防塵燈具。

要求所有光源顯色指數(shù)Ra≥80，病房內(nèi)光源色溫宜<3 300K，診室、治療室、檢查室等場所光源色溫在3 300～5 300K內(nèi)。要求LED光源的色度滿足下列要求：(1)診室、治療室、辦公室、病房等房間色溫宜≤4 000K，特殊顯色指數(shù)R9應(yīng)>0；(2)根據(jù)《均勻色空間和色差公式》GB/T 7921-2008規(guī)定的GIE1976均勻色度表尺圖，在壽命期內(nèi)發(fā)光二極管燈的色品坐標(biāo)與初始值的偏差應(yīng)≤0.007；(3)根據(jù)《均勻色空間和色差公式》GB/T 7921-2008規(guī)定的GIE1976均勻色度表尺圖, 發(fā)光二極管燈具在不同方向上的色品坐標(biāo)與其加權(quán)平均值偏差應(yīng)≤0.004。

消防應(yīng)急照明、疏散指示標(biāo)志采用消防專用燈具,LED光源工作電壓為DC 36V，有防眩光措施，燈罩為耐火阻燃材料(非玻璃非易碎材質(zhì))，燈殼為金屬材質(zhì)，燈具有顯示通信狀態(tài)的指示燈。

病房、診室、候診室等房間內(nèi)雖然存在病毒或細(xì)菌滋生的可能性，但上述房間內(nèi)隨時(shí)或長期有師生、醫(yī)療人員入內(nèi)，經(jīng)與校方溝通，不再設(shè)置固定的紫外線消毒器或紫外線消毒燈，以免誤操作灼傷相關(guān)人員，故采用移動(dòng)式的紫外線消毒器，作為相關(guān)房間的消毒殺菌設(shè)備。

3.2 照明標(biāo)準(zhǔn)

表1所示為典型場所照度及功率密度值。

典型場所照度及功率密度值 表1

由表1可以看到，建筑內(nèi)疏散照明的地面最低水平照度：樓梯間不低于10.0lx；疏散走道不低于3lx。配電室、消防風(fēng)機(jī)房、化驗(yàn)室等場所備用照明照度值均與平時(shí)正常照明照度相同。

3.3 照明控制

一般功能房間采用現(xiàn)場開關(guān)控制。走廊、樓梯間等公共區(qū)域照明燈具采用燈具自帶雷達(dá)感應(yīng)開關(guān)控制，要求感應(yīng)到附近5m范圍內(nèi)有人通過時(shí)自動(dòng)感應(yīng)點(diǎn)亮，感應(yīng)范圍無人時(shí)延時(shí)15s自動(dòng)斷電。該控制方式不但起到綠色節(jié)能的作用，更可避免醫(yī)護(hù)及師生頻繁操作面板開關(guān)導(dǎo)致病毒交叉感染。

消防應(yīng)急照明及疏散照明指示系統(tǒng)采用集中電源集中控制系統(tǒng)。

4 防雷與接地系統(tǒng)

4.1 建筑物防雷

本工程為人員密集的公共建筑物，年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N=0.0394次/a，為第三類防雷建筑物，建筑物電子信息系統(tǒng)雷電防護(hù)等級為D級。應(yīng)采取防直擊雷、側(cè)擊雷和防雷電波侵入的措施，并設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)。

(1)接閃器：經(jīng)與板房廠家溝通，本工程最上層屋面板采用0.8mm厚鍍鋅彩鋼板，被覆層厚度<0.5mm， 復(fù)合壓型鋼板其內(nèi)襯及下方均無可燃物、屋面所有金屬體均連接成整體，其連接采用搭接、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接，保持永久的電氣貫通，按相關(guān)規(guī)范要求可直接作為接閃器。金屬屋面、鋼檁條應(yīng)連成電氣整體，并與作為接閃引下線的鋼柱焊成電氣整體。

(2)接地裝置：利用結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作為接地裝置，將結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)鋼筋一律采用焊接、綁扎等可靠的連接方式，且每處鋼筋直徑要求≥16mm，根數(shù)≥4根，所有金屬件的連接方式及截面均滿足防雷規(guī)范的要求，并與防雷引下線金屬結(jié)構(gòu)焊接連通。要求基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋連成網(wǎng)狀電氣通路，并形成周邊閉合回路，無法形成網(wǎng)狀時(shí)應(yīng)采用40×4熱鍍鋅扁鋼通過焊接方式連接成網(wǎng)；所有引下線在室外地坪下1.0m處引出一根40×4熱鍍鋅扁鋼，伸出外墻的長度宜≥1.0m，供接地電阻不滿足要求時(shí)補(bǔ)打人工接地極用。

(3)防雷電波入侵：在進(jìn)線側(cè)設(shè)置I類試驗(yàn)浪涌保護(hù)器進(jìn)行一級保護(hù)，浪涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平值應(yīng)≤2.5kV，浪涌保護(hù)器的每一保護(hù)模式的沖擊電流值應(yīng)≥12.5kA。由室外引入室內(nèi)或由室內(nèi)引出室外的電力線路、信號線路、控制線路、信息線路等在其入口處的配電箱、控制箱、前端箱等處裝設(shè)適配的浪涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。

4.2 接地系統(tǒng)

(1)防接觸電壓及跨步電壓：利用建筑物金屬構(gòu)架和相互電氣連接貫通且不少于10根的鋼柱組成的自然引下線。

(2)接地電阻：應(yīng)實(shí)測≤1Ω，在建筑物四角引下線鋼柱外側(cè)設(shè)接地連接端子，作為接地電阻測試點(diǎn)，距地0.5m。

(3)等電位聯(lián)結(jié)：為防止人身觸電的危險(xiǎn)，本工程設(shè)專用接地保護(hù)導(dǎo)體(PE)，并在配電室設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)箱。建筑物內(nèi)所有設(shè)備外露可導(dǎo)電部分和裝置外可導(dǎo)電部分均應(yīng)可靠接地；浴室等場所設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)。等電位聯(lián)結(jié)包括給排水管道、電纜金屬護(hù)套、金屬構(gòu)件等，在各設(shè)備機(jī)房內(nèi)設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)盒，將電源PE導(dǎo)體、各種金屬管道等金屬部件都連接到局部等電位聯(lián)結(jié)端子排上。

(4)醫(yī)療設(shè)備防觸電保護(hù)：本工程僅作為高校師生疫情隔離及簡易處理醫(yī)療場所，不配置2類醫(yī)療場所(將接觸部件用于諸如心內(nèi)診療術(shù)、手術(shù)室以及斷電(故障)將危及生命的重要治療的醫(yī)療場所)，所以對于該類醫(yī)療場所不作相關(guān)要求，但提出醫(yī)療場所的防觸電保護(hù)應(yīng)符合《建筑物電氣裝置第7-710部分：特殊裝置或場所的要求 醫(yī)療場所》GB 16895.24-2005以及《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ 312-2013的要求。

在每個(gè)Ⅰ類醫(yī)療場所(以接觸部件接觸軀體外部和除Ⅱ類場所外接觸部件侵入軀體的任何部分)，應(yīng)安裝輔助等電位聯(lián)結(jié)端子箱，監(jiān)護(hù)、蘇醒和其他病床的床頭多功能控制板應(yīng)設(shè)置接地端子。外界可導(dǎo)電部分、抗電干擾場的屏蔽物、導(dǎo)電地板網(wǎng)格、隔離變壓器的金屬屏蔽層等應(yīng)實(shí)施等電位聯(lián)結(jié)。醫(yī)療IT系統(tǒng)的插座結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止將其用于其他接地系統(tǒng)的電氣設(shè)備，或有固定而明晰的標(biāo)志。電源插座的保護(hù)導(dǎo)體端子與等電位聯(lián)結(jié)母線之間的電阻應(yīng)≤0.2Ω。

在Ⅰ類醫(yī)療場所內(nèi)采用SELV和/或PELV時(shí)，用電設(shè)備的標(biāo)稱供電電壓不應(yīng)超過交流方均根值25V或無紋波直流60V。TN系統(tǒng)中在Ⅰ類醫(yī)療場所中額定電流不大于32A的終端回路，應(yīng)采用最大剩余動(dòng)作電流為30mA的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(作為附加防護(hù))。

5 智能化系統(tǒng)

本工程經(jīng)前期各方商議，智能化設(shè)計(jì)范圍僅考慮滿足基本辦公、學(xué)習(xí)、信息發(fā)布用的相關(guān)系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)范圍包括信息化應(yīng)用系統(tǒng)、智能化集成系統(tǒng)、信息設(shè)施系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)、機(jī)房工程、智能化各系統(tǒng)等。

5.1 信息設(shè)施系統(tǒng)

圖2所示為智能化專網(wǎng)拓?fù)鋱D。

圖2 智能化專網(wǎng)拓?fù)鋱D

(1)綜合布線系統(tǒng)：工作區(qū)子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)、管理間子系統(tǒng)。(2)工作區(qū)子系統(tǒng)：此系統(tǒng)由終端設(shè)備連接到信息插座的連線(或軟線)組成，本項(xiàng)目語音、網(wǎng)絡(luò)的工作區(qū)子系統(tǒng)采用6類非屏蔽模塊,所有終端插座預(yù)埋86盒面板,含信息發(fā)布點(diǎn)、數(shù)據(jù)點(diǎn)、語音點(diǎn)、無線室內(nèi)AP點(diǎn)，每個(gè)終端插座配置1個(gè)六類模塊，模塊安裝在單(雙)孔面板內(nèi)。(3)水平布線子系統(tǒng)：水平布線子系統(tǒng)是整個(gè)布線系統(tǒng)的一部分，它將干線子系統(tǒng)線路延伸到用戶工作區(qū)。由連接各區(qū)域的信息插座至各樓層配線間之間的線纜構(gòu)成。水平線纜標(biāo)準(zhǔn)長度90m，布線結(jié)構(gòu)采用星型結(jié)構(gòu)，從管理間的配線架起分別敷設(shè)兩根非屏蔽六類4對對絞電纜到每個(gè)用戶工作區(qū)的語音、數(shù)據(jù)或信息終端。(4)垂直干線子系統(tǒng)：管理子系統(tǒng)由交連、互連配線架、信息插座式配線架以及相關(guān)跳線組成。管理間主要分布在各樓層電井內(nèi)，每個(gè)管理間配置1個(gè)機(jī)柜,樓層語音配線設(shè)備和數(shù)據(jù)設(shè)備均安裝在機(jī)柜內(nèi)。水平數(shù)據(jù)及語音電纜端都采用電子六類快接式配線架。(5)設(shè)備間子系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)總設(shè)備間位于校區(qū)弱電機(jī)房，弱電機(jī)房與本樓之間敷設(shè)兩根6芯萬兆單模室外光纜。

5.2 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)對樓內(nèi)主要出入口、主要通道、各樓層走道或走廊、重要房間(輸液室、藥房、化驗(yàn)室等)等處進(jìn)行監(jiān)控，做到全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。主要由前端攝像機(jī)、安防系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、視頻存儲(chǔ)服務(wù)器、監(jiān)控工作站、顯示系統(tǒng)等設(shè)備組成。系統(tǒng)采用全數(shù)字高清方案，支持?jǐn)?shù)字存儲(chǔ)、集中管理。

所有攝像機(jī)均通過學(xué)校智能化專網(wǎng)將信號傳輸至校區(qū)監(jiān)控中心，終端采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)并經(jīng)國家公安部設(shè)備檢測中心檢測合格的磁盤陣列進(jìn)行集中錄像，攝像機(jī)數(shù)據(jù)保存30d以上。每天按24 h計(jì)算錄像時(shí)長，數(shù)據(jù)可隨時(shí)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長時(shí)間存放，采用 D1格式存儲(chǔ)，清晰度一般采用 2M 碼流來進(jìn)行錄制。

6 結(jié)束語