徐志富

（山東舜誠建筑設(shè)計有限公司，山東 濰坊 261000）

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

1 醫(yī)院建筑電氣設(shè)計各環(huán)節(jié)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(jīng)濟、政治上帶來的損失或者影響[1]。醫(yī)院建筑電氣設(shè)計過程中將負荷劃分為三個級別，具體如表1 所示。

表1 醫(yī)院建筑常用重要用電負荷的分級規(guī)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(fā)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(nèi)涉及了特別重要負荷，此時就需要增設(shè)應(yīng)急電源，同時應(yīng)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(tǒng)要使用兩回線路；而三級負荷供電環(huán)節(jié)并沒有特殊性。

1.2 照明系統(tǒng)設(shè)計

醫(yī)院是救死扶傷的地方，服務(wù)的對象也都是一些患者，涉及的工作內(nèi)容關(guān)乎著人們的生命，而在工作中需要的設(shè)備、照明要比其他行業(yè)更加嚴格。國家在醫(yī)院科室照明方面也有嚴格的要求[2]。一是以安全為基礎(chǔ)，同時又要經(jīng)濟實用，方便快捷，注意美觀性；二是設(shè)計電氣時要保證電壓、配電安裝正確，照明設(shè)備與電能質(zhì)量要求相符；三是負荷計算的前提條件是導(dǎo)線、電氣型號達標；四是控制方法具有較強的可操作性、科學(xué)性、合理性；五是保護方法要與規(guī)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(shè)計要按照具體流程以及步驟執(zhí)行。

在具體設(shè)計環(huán)節(jié)，本回路中各個用電設(shè)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(shù)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(shù)；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(shù)；PC代表的是單相線路計算負荷，W。

導(dǎo)線選型、截面、敷設(shè)時結(jié)合每一個回路統(tǒng)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(chǔ)，進而將最合適的導(dǎo)線類型、截面準確地選擇。并根據(jù)燈具安裝具體位置為依據(jù)設(shè)置好相應(yīng)的線路敷設(shè)形式，通常情況下WC 暗敷設(shè)于墻體內(nèi)；CC 暗敷安裝于頂部；FC 暗敷安裝于地面中。

1.3 供配電系統(tǒng)

醫(yī)院供電系統(tǒng)設(shè)計要結(jié)合國內(nèi)供電規(guī)范，同時還要與國際IEC 標準、國內(nèi)現(xiàn)在執(zhí)行的醫(yī)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(yī)院常使用的是兩路10KV 電纜專線供電，同時發(fā)電機是自備的，一些重點醫(yī)療設(shè)備末端部位，供電時使用的是UPS；二是三甲醫(yī)院也會用到兩路10KV 電纜專線進行供電，重要設(shè)備使用的供電形式為UPS；三是二甲級醫(yī)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(yī)院常使用的是一路10KV 供電，重要設(shè)備采用的供電形式為UPS。在醫(yī)院建筑中會有很多一級以及二級用電負荷，通常情況下應(yīng)急電源系統(tǒng)使用15%-20%總安裝容量變壓器柴油發(fā)電機系統(tǒng)，一些重要的設(shè)備則使用的是UPS 系統(tǒng)[3]。

1.4 防雷與接地安全

醫(yī)院建筑中防雷也是關(guān)鍵，其中接閃、分流、均壓、接地等是常用技術(shù)，涉及的防雷設(shè)備主要包含接地體、避雷設(shè)施、引下線、均壓環(huán)等。電氣設(shè)備、系統(tǒng)金屬外殼作為了接地主要工具，導(dǎo)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(shè)備外殼內(nèi)靜電；等電位聯(lián)結(jié)電位是等電位聯(lián)結(jié)的關(guān)鍵，并不一定要使用大地電位。

2 醫(yī)院建筑電氣設(shè)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(yī)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(xué)研究樓、職工宿舍樓、醫(yī)療樓、住院樓，此案例選取的醫(yī)院建筑是一類高層。

2.2 變配電所及應(yīng)急電源設(shè)置

在此案例中10kV 系統(tǒng)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(tǒng)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(lián)絡(luò)變壓器，并在此基礎(chǔ)之上將專用電回路引出，如果是體積較大的設(shè)備要全面考慮變壓器負載情況，如果其中一臺出現(xiàn)故障，另一臺將一二級負荷全部承擔(dān)，具體的電源設(shè)置情況見表2 所示。

表2 電源設(shè)置

在此案例中，設(shè)置了相應(yīng)的備用電房，并且安裝了發(fā)電機組，負一層共有四個發(fā)電機房，主要是用于消防及確保負荷，如果發(fā)生停電故障，保證一級負荷與業(yè)主依然可以及時用電；消防情況下發(fā)電機確保全部消防、計算機設(shè)備、安保、醫(yī)療區(qū)域重點設(shè)施設(shè)備等負荷。當(dāng)有火災(zāi)出現(xiàn)時可及時節(jié)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(fā)生時獨立發(fā)電機開啟，切換位置是負荷末端。在此案例中變壓器、10kV 設(shè)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(tǒng)

此案例中采用的是綠色建筑標準，根據(jù)二星設(shè)計的電氣，照明設(shè)計根據(jù)國家在建筑方面的具體標準、功率密度為重要依據(jù)，同時也參考了國家在醫(yī)院這一特殊建筑領(lǐng)域出臺的規(guī)范、條款，同時醫(yī)院內(nèi)部影像診斷室、核掃描室、手術(shù)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(tǒng)

此案例中對雷擊數(shù)進行了預(yù)測，將n 設(shè)置成0.342，結(jié)合第二類防雷建筑標準將基于電子信息系統(tǒng)的雷電防護等級設(shè)計為B 級。防雷接地是其中的難點，醫(yī)療功能不同時，設(shè)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(lián)結(jié)要符合以下要求：場所之內(nèi)其他位置IT 系統(tǒng)均采用供電設(shè)備金屬外殼，在接地的時候還要注意和TNS 系統(tǒng)接地裝置匹配；1、2 類場所之內(nèi)的患者區(qū)域可使用局部等電位聯(lián)結(jié)，不管是PE 線、導(dǎo)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(yīng)該進行等電位聯(lián)結(jié)操作；在2 類場所之內(nèi)安裝的電源插座、保護導(dǎo)體端子、極易發(fā)生導(dǎo)電現(xiàn)象的，與等電位聯(lián)結(jié)母線的時候，導(dǎo)體電阻≤0.2Ω；醫(yī)療電子設(shè)備在使用過程中應(yīng)該基于易干擾頻率，在等電位聯(lián)結(jié)方式選擇方面要保證科學(xué)合理性；1 類以及2 類場所內(nèi)必須要安裝A、B 型電流保護器。特別要關(guān)注到那些特殊性醫(yī)療設(shè)備，在接地時，電阻應(yīng)該根據(jù)具體標準執(zhí)行，其中回旋加速器接地電阻范圍應(yīng)該≤2Ω；直線加速器接地電阻范圍應(yīng)該≤1Ω；MRI、DSA 等接地電阻≤1Ω。

3 醫(yī)院建筑電氣設(shè)計的優(yōu)化建議

3.1 照明的設(shè)計優(yōu)化

醫(yī)院建筑中照明系統(tǒng)設(shè)計是關(guān)鍵，當(dāng)前很多新建的醫(yī)院已經(jīng)提高了照明標準，普通環(huán)境是200lx，病房內(nèi)是100lx，醫(yī)療技術(shù)科室是3001x-5001x，這也在很大程度上提高了服務(wù)質(zhì)量。除此之外，照明設(shè)計過程中還應(yīng)該結(jié)合診療環(huán)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(shù)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(jié)合醫(yī)院照明系統(tǒng)，更好地服務(wù)于患者，便于醫(yī)生診斷病情。

3.2 供電系統(tǒng)的優(yōu)化

首先是供電方案的優(yōu)化，醫(yī)院建筑中常見一些大型生化設(shè)備，而且也存在一些對于供電系統(tǒng)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(fā)電機作為第三路電源，主要服務(wù)于一級特別重要及一級負荷用量。設(shè)置兩路獨立的10kV 電源，日常運行時各承擔(dān)50%負荷，如果某一路出現(xiàn)故障，另一路便能夠?qū)⑷控摵沙袚?dān)。在某區(qū)域兩路10kV 電源存在問題時，可采用10kV 電源+自備柴油發(fā)電機+蓄電池組的方案，需要注意的是，發(fā)電機容量與一、二級負荷容量要求相符，對于一些偏遠地區(qū)的醫(yī)院比較適用此方案。

其次也可以選擇低壓接地系統(tǒng)，當(dāng)前常用的是TN-S 系統(tǒng)，主要可以應(yīng)用于手術(shù)驅(qū)動、X 射線、額定容量＞5kVA 的設(shè)備中；除了以上提及的這些設(shè)備，其他局部位置都要使用IT 系統(tǒng)，主要是由于此系統(tǒng)出現(xiàn)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(fā)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(tǒng)的優(yōu)化

在醫(yī)院建筑中常見的用電負荷有照明、空調(diào)、醫(yī)療動力等系統(tǒng)，配電方式的選擇要結(jié)合電氣設(shè)備功能性，充分考慮用電負荷具體情況，因此配電系統(tǒng)設(shè)計要以設(shè)備為重要依據(jù)，通過分項法、分科室計量法，合理選擇供電模式。手術(shù)以及急救室往往接收的都是重急患者，對于設(shè)備配電、用電要求較高。尤其是手術(shù)室使用的醫(yī)療設(shè)備，要保證供電的持續(xù)性，所以需要設(shè)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(zhì)量的日益提高，老齡化速度越來越快，在醫(yī)療資源方面的需求也越來越大。所以全國范圍內(nèi)都加快了綜合型醫(yī)院的建設(shè)，而在醫(yī)院建筑中，電氣設(shè)計是其中的重點，也是難點。所以在具體設(shè)計環(huán)節(jié)要做到考慮全面性、系統(tǒng)化，根據(jù)實際情況，結(jié)合國家標準，將設(shè)計要點明確，積極解決難點問題，為醫(yī)院更好地提供醫(yī)療服務(wù)奠定扎實的基礎(chǔ)。