魏 泉

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司, 上海 200092]

0 引 言

目前,傳染病醫(yī)院設(shè)計(jì)主要遵循的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)有GB 50849《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 51039《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》和JGJ 312《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》等,并需滿(mǎn)足國(guó)家衛(wèi)生健康委辦公廳于2020年7月30日印發(fā)的《綜合醫(yī)院“平疫結(jié)合”可轉(zhuǎn)換病區(qū)建筑技術(shù)導(dǎo)則(試行)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《技術(shù)導(dǎo)則》)的相關(guān)要求。本文結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)綜合型醫(yī)院傳染病樓的供配電設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析,以探究“平疫結(jié)合”可轉(zhuǎn)換新形勢(shì)下的傳染病樓的供配電設(shè)計(jì)方式。

1 工程概況

該工程為某三級(jí)醫(yī)院的傳染病房樓及附屬設(shè)施工程,包含傳染病房樓、教學(xué)科研綜合樓及地下室3個(gè)子項(xiàng),總建筑面積約6.7萬(wàn)m2。其中傳染病房樓建筑面積約2.6萬(wàn)m2,傳染病房樓為現(xiàn)有院區(qū)內(nèi)相對(duì)獨(dú)立的建筑,作為“平疫結(jié)合”可轉(zhuǎn)換區(qū)承擔(dān)重大疫情應(yīng)急救治任務(wù)。傳染病房裙樓房:一層為發(fā)熱及呼吸道門(mén)診、消化道及肝病門(mén)診、檢驗(yàn)科、影像科、入院部;二層為ICU及輔助用房;三層為手術(shù)室及輔助用房;四層為中心供應(yīng);五層為病理科。傳染病房樓塔樓:四至五層平時(shí)為呼吸道感染負(fù)壓病房,六至十層平時(shí)為一般感染性病房;疫時(shí)四至十層病房均為負(fù)壓隔離病房;十一至十三層為醫(yī)護(hù)休息室等。傳染病房樓地上十三層,建筑高度54.5 m,為一類(lèi)高層建筑。傳染病房樓設(shè)立獨(dú)立變電所,變壓器安裝容量為4×1 000 kVA。

教學(xué)科研樓建筑面積約2.8萬(wàn)m2,地下室建筑面積約1.3萬(wàn)m2。為了管理和供電可靠性,教學(xué)科研辦公樓和地下室共用一組變壓器,變壓器安裝容量為2×2 000 kVA,此部分為常規(guī)辦公和車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì),文章中不再論述。

2 負(fù)荷等級(jí)

該傳染病房樓含有門(mén)診部、醫(yī)技部和住院部,樓內(nèi)醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類(lèi)別劃分與自動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間結(jié)合GB 51039—2014《綜合醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中表8.1.2的要求設(shè)置。醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類(lèi)別劃分與自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間如表1所示。

表1 醫(yī)療場(chǎng)所及設(shè)施的類(lèi)別劃分與自動(dòng)恢復(fù)供電時(shí)間

傳染病樓主要科室和房間負(fù)荷等級(jí)分類(lèi)如表2所示。設(shè)計(jì)時(shí)選用表2中各個(gè)分類(lèi)的最高等級(jí)。除此之外,結(jié)合GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《民標(biāo)》)和GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2018年版)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《防火規(guī)范》)的相關(guān)要求,樓內(nèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用電、醫(yī)護(hù)非消防電梯用電、安防系統(tǒng)用電等按照一級(jí)負(fù)荷。門(mén)診部和醫(yī)技部的走道照明數(shù)量較多,在造價(jià)合理的范圍下為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),選用50%的走道照明按照一級(jí)負(fù)荷供電,其余的走道照明按照二級(jí)負(fù)荷供電。住院部走道照明數(shù)量較少,每層只有3或4個(gè)配電回路。若僅僅是為了區(qū)分一二級(jí)負(fù)荷而增加配電箱,設(shè)計(jì)和造價(jià)都相應(yīng)增加,顯然是不合理的,所以住院層的公共走道全部按照一級(jí)負(fù)荷供電。樓內(nèi)所有的消防用電按照特級(jí)負(fù)荷要求供電。

表2 傳染病樓主要科室和房間負(fù)荷等級(jí)分類(lèi)

3 配電系統(tǒng)

3.1 供電電源

特級(jí)以及一、二、三級(jí)負(fù)荷的供電電源嚴(yán)格按照《民標(biāo)》第3.2章節(jié)的要求。傳染樓專(zhuān)用變電所內(nèi)設(shè)置高低壓配電柜,由院內(nèi)已建開(kāi)閉所引來(lái)兩路雙重10 kV電源至此變電所,兩路電源同時(shí)使用,根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娨?變電所內(nèi)高壓不設(shè)聯(lián)絡(luò),低壓聯(lián)絡(luò)。

樓內(nèi)含有大量的特級(jí)負(fù)荷,在傳染樓專(zhuān)用變電所附近設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)房。應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組在正常市電供電電源停電或故障時(shí),能夠保證特級(jí)負(fù)荷的供電要求。消防負(fù)荷全部接入柴油發(fā)電機(jī)組,消防負(fù)荷和非消防負(fù)荷共用柴油發(fā)電機(jī)組,但是消防負(fù)荷有專(zhuān)用的回路,以便在消防時(shí)能夠選擇性地切除非消防負(fù)荷。要求中斷供電時(shí)間不大于0.5 s的特級(jí)負(fù)荷(參見(jiàn)表1)、弱電機(jī)房、安防系統(tǒng)等設(shè)置不間斷電源裝置(UPS)。UPS應(yīng)急供電時(shí)間不小于15 min[1];火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急廣播系統(tǒng)等消防系統(tǒng)設(shè)置不間斷電源裝置(UPS),UPS應(yīng)急供電時(shí)間不小于3 h。

3.2 低壓配電

樓內(nèi)照明、空調(diào)、通風(fēng)、重要診療設(shè)備(如檢驗(yàn)科、CT室、MIR室)、重要場(chǎng)所(如手術(shù)部、ICU)等由變電所不同配電回路供電。為了滿(mǎn)足管理要求,樓內(nèi)不同科室、不同樓層單獨(dú)設(shè)置電能計(jì)量裝置。變壓器TD1和TD2主要供電負(fù)荷為照明插座、醫(yī)療設(shè)備等;變壓器TD3和TD4主要供電負(fù)荷為空調(diào)、風(fēng)機(jī)以及水泵等。需要系數(shù)法計(jì)算各變壓器負(fù)載率如表3所示。低壓配電系統(tǒng)干線圖一如圖1所示。低壓配電系統(tǒng)干線圖二如圖2所示。

圖1 低壓配電系統(tǒng)干線圖一

圖2 低壓配電系統(tǒng)干線圖二

根據(jù)JGJ 312—2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.4章節(jié)的要求設(shè)置醫(yī)療場(chǎng)所局部IT系統(tǒng)。以手術(shù)室為例,手術(shù)部配電總箱系統(tǒng)圖如圖3所示[3],將手術(shù)室IT系統(tǒng)和非IT系統(tǒng)分設(shè)配電箱,手術(shù)室的UPS電源集中放置。手術(shù)室IT系統(tǒng)配電箱系統(tǒng)圖如圖4所示,均為治療負(fù)荷;手術(shù)室非IT系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立配電箱,手術(shù)室非IT系統(tǒng)配電箱系統(tǒng)圖如圖5所示,均為非治療負(fù)荷。部分圖集中有將手術(shù)室的IT系統(tǒng)和非IT系統(tǒng)配電箱合用的做法,此做法一般用于科室分散型手術(shù)室,UPS電源隨配電箱附近放置。對(duì)于同一樓層內(nèi)有多臺(tái)手術(shù)室的場(chǎng)所,建議將手術(shù)室的IT配電系統(tǒng)和非IT配電系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)置,UPS集中放置在電池房?jī)?nèi)。

圖3 手術(shù)部配電總箱系統(tǒng)圖

圖5 手術(shù)室非IT系統(tǒng)配電箱系統(tǒng)圖

樓內(nèi)變壓器低壓側(cè)集中設(shè)置無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償裝置,以降低電力干線的工作壓降及電能損耗,并改善電能質(zhì)量,補(bǔ)償后10 kV側(cè)功率因數(shù)大于0.90。醫(yī)療設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較大的諧波,為了抑制諧波,凈化電網(wǎng),在變壓器TD1和TD2的二次側(cè)集中安裝有源濾波器。大型診療設(shè)備(如CT、MRI等)采用專(zhuān)用回路供電,且其電源系統(tǒng)需滿(mǎn)足設(shè)備對(duì)電源內(nèi)阻或線路允許壓降的要求。

4 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 負(fù)荷等級(jí)

該工程是在全國(guó)遭遇疫情沖擊最為嚴(yán)重的背景下提出來(lái)的,要實(shí)現(xiàn)“平疫結(jié)合”可轉(zhuǎn)換的功能,考慮負(fù)荷等級(jí)時(shí),除了遵照國(guó)家規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),還要時(shí)刻關(guān)注國(guó)家和地方針對(duì)“平疫結(jié)合”可轉(zhuǎn)換建設(shè)項(xiàng)目的要求。這些規(guī)范在針對(duì)同一區(qū)域或設(shè)備的要求會(huì)有差異或相互補(bǔ)充,設(shè)計(jì)時(shí)不是一味地遵循從嚴(yán)原則,同時(shí)要考慮實(shí)際使用和造價(jià)等因素。

比如呼吸性傳染病區(qū)(房)的醫(yī)療設(shè)備、照明、通風(fēng)和空調(diào)的負(fù)荷等級(jí)的確定,在《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中提出僅該區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)為特級(jí)負(fù)荷,其余用電設(shè)備負(fù)荷等級(jí)未提及;在《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中提出該部門(mén)及設(shè)備除應(yīng)設(shè)計(jì)雙路電源外,還應(yīng)自備應(yīng)急電源(即為特級(jí)負(fù)荷),規(guī)范中提及的“部門(mén)及設(shè)備”是將該區(qū)的所有用電設(shè)備都定義為特級(jí)負(fù)荷;在《技術(shù)導(dǎo)則》中要求“平疫結(jié)合”區(qū)的護(hù)理單元(即呼吸性傳染病區(qū))的醫(yī)療設(shè)備、照明、通風(fēng)系統(tǒng)用電應(yīng)當(dāng)按一級(jí)特別重要負(fù)荷設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)將該區(qū)的醫(yī)療設(shè)備、照明、通風(fēng)系統(tǒng)按照特級(jí)負(fù)荷供電,其空調(diào)配電按三級(jí)負(fù)荷供電。

比如消防設(shè)備負(fù)荷等級(jí)的確定,《防火規(guī)范》第10.1.1條第2款指出,一類(lèi)高層民用建筑的消防用電按一級(jí)負(fù)荷供電;在《傳染病醫(yī)院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中提出消防系統(tǒng)除應(yīng)設(shè)計(jì)雙路電源外,還應(yīng)自備應(yīng)急電源(即為特級(jí)負(fù)荷)。在發(fā)生火災(zāi)時(shí),若遇城市電網(wǎng)停電,此時(shí)該建筑所配置的柴油發(fā)電機(jī)組不能向消防負(fù)荷供電顯然是不合理的。設(shè)計(jì)時(shí)將消防系統(tǒng)按照特級(jí)負(fù)荷供電,接入柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急母線段。

再如,樓內(nèi)的走道照明,《民標(biāo)》中規(guī)定一類(lèi)高層的走道照明為二級(jí)負(fù)荷,但醫(yī)療建筑的規(guī)范中要求三級(jí)醫(yī)院的醫(yī)技門(mén)診和住院走道照明有30%的為一級(jí)負(fù)荷,設(shè)計(jì)時(shí)本著滿(mǎn)足規(guī)范但不死扣規(guī)范、節(jié)約資源以及簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的原則,將門(mén)診醫(yī)技的走道照明和住院層的走道照明區(qū)分設(shè)置。

4.2 備用電源和應(yīng)急電源

《建筑電氣與智能化通用規(guī)范》第4.1.4條規(guī)定“備用電源和應(yīng)急電源共用柴油發(fā)電機(jī)組時(shí),應(yīng)符合下列規(guī)定:① 備用電源和應(yīng)急電源應(yīng)有各自的供電母線段及回路;② 備用電源的用電負(fù)荷不應(yīng)接入應(yīng)急電源供電回路”,條文解釋稱(chēng)備用電源是當(dāng)正常工作的主用電源斷電時(shí),用來(lái)維持電氣裝置或電氣設(shè)備所需的電源;應(yīng)急電源是用來(lái)維持應(yīng)急情況下電氣裝置或電氣設(shè)備所需的電源,是為了保障人身安全以及避免對(duì)環(huán)境或其他設(shè)備造成損失的電源[2]。對(duì)于這兩種電源的理解根據(jù)不同項(xiàng)目具體分析,比如對(duì)于存在一、二級(jí)負(fù)荷的工程中,若市政電源不能滿(mǎn)足一、二級(jí)負(fù)荷的要求,則需要增設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組,此時(shí)的柴發(fā)電源即為備用電源;若市政電源能夠滿(mǎn)足一、二級(jí)負(fù)荷的要求,根據(jù)業(yè)主要求增設(shè)的柴油發(fā)電機(jī)組保障重要負(fù)荷用電,此時(shí)的柴發(fā)機(jī)組電源中配電柜處應(yīng)按照備用電源和應(yīng)急電源分設(shè)主開(kāi)關(guān),備用電源供電給用戶(hù)要求重點(diǎn)保障的非消防負(fù)荷,應(yīng)急電源供電給消防負(fù)荷。消防負(fù)荷是為了保障人身安全的應(yīng)急電源,此種情況下即使市政電源能夠滿(mǎn)足消防電源的供電要求,也應(yīng)接入柴油發(fā)電機(jī);若存在特級(jí)負(fù)荷,則必須設(shè)置柴油發(fā)電機(jī),若此時(shí)消防負(fù)荷為非特級(jí)負(fù)荷,此時(shí)雖然特級(jí)負(fù)荷電源和消防負(fù)荷電源同為應(yīng)急電源,但在柴油發(fā)電機(jī)組電源中配電柜處應(yīng)分設(shè)主開(kāi)關(guān),以保障特級(jí)負(fù)荷的供電可靠性。再如該傳染病房樓的供電,規(guī)范上明確定義消防負(fù)荷為特級(jí)負(fù)荷的情況下,此時(shí)的柴發(fā)電源均為應(yīng)急電源,特級(jí)負(fù)荷和消防負(fù)荷可以共用應(yīng)急母線段,消防負(fù)荷設(shè)置專(zhuān)用的回路即可。

4.3 變壓器容量選擇

傳染病房樓中專(zhuān)供照明插座以及醫(yī)技設(shè)備用電的TD1和TD2變壓器中存在大量的特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷,其總計(jì)算容量約1 200 kW(不包含消防負(fù)荷),不考慮火災(zāi)狀態(tài)下,當(dāng)其中一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí),其余變壓器容量應(yīng)滿(mǎn)足一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷用電要求。若加大變壓器容量,無(wú)疑使變壓器的長(zhǎng)期負(fù)載率偏小,造成浪費(fèi),此時(shí)應(yīng)綜合分析,優(yōu)先選用過(guò)載能力較強(qiáng)的變壓器。

4.4 避難間

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求,高層病房樓二層及以上的病房樓層和潔凈部設(shè)置避難間。此處避難間不同于超高層的避難層(間),其房間內(nèi)用電設(shè)備的配電無(wú)須按照《民標(biāo)》中7.2.4條“供避難場(chǎng)所使用的用電設(shè)備,應(yīng)從變電所采用放射式專(zhuān)用線路配電”的規(guī)定設(shè)計(jì)。避難間應(yīng)同時(shí)設(shè)置備用照明、疏散照明和疏散指示標(biāo)志。避難間的疏散照明和疏散指示標(biāo)志燈具的配電由樓層消防應(yīng)急箱單獨(dú)配電回路引入,備用照明燈具由正常照明電源和消防電源專(zhuān)用應(yīng)急回路互投后供電,即避難間照明需由消防配電箱供電。避難間入口處設(shè)置明顯的指示標(biāo)志,可接入應(yīng)急照明燈具配電回路。

避難間設(shè)置消防專(zhuān)線電話,此專(zhuān)線是指從消防電話主機(jī)到分機(jī)是直通的,中間不應(yīng)有交換或轉(zhuǎn)接程序。對(duì)于超高層建筑,消防控制室內(nèi)消防專(zhuān)用電話總機(jī)采用專(zhuān)線、放射式引至各避難層;對(duì)于高層病房樓等每層都有避難間的場(chǎng)所,由消防控制室消防專(zhuān)用電話總機(jī)采用專(zhuān)線、樹(shù)干式直接連接到各層避難間的消防專(zhuān)線電話分機(jī)。

5 結(jié) 語(yǔ)

新形勢(shì)下的傳染病醫(yī)療建筑是民用建筑中相對(duì)比較復(fù)雜的建筑類(lèi)型,電氣設(shè)計(jì)時(shí)既要熟悉各種民用建筑基礎(chǔ)規(guī)范,也要結(jié)合建筑類(lèi)型規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),更要與時(shí)俱進(jìn),關(guān)注需求。