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综合医院建筑电气设计的几点体会

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-11-05  来源:《电气&智能建筑》  作者:李新野 王鑫
近十年,随着现代医疗科学技术的发展、先进医疗设备和电子仪器的广泛应用以及就医人员基数的增大,医院建筑项目工程的新建、扩建达到了一个高峰期。由于医院内各种设备对电的依赖性,可以说电气设计是整个医院建筑设计中的最重要环节,其供电质量和安全直接影响到医务工作的疗效。笔者结合设计过的项目,对某些设计体会进行总结与分析。
 
1 工程概况
 
此工程为辽宁省某县人民医院综合病房楼新建工程。工程建筑面积45143.55m2;建筑主体十二层,建筑高度48.8m,属一类高层建筑。地下1层、地上12层,其中地下一层主用途为设备用房,一~三层主用途为门诊,四层设待产及产科手术室、产科病房,五~十一层设病房;十二层设行政办公。
 
2 变配电系统
 
2.1 负荷等级
 
(1)一级负荷中特别重要的负荷:重要手术室、重症监护室等涉及到患者生命安全的设备及照明用电。
 
(2)一级负荷:安防系统、计算机网络系统、走道照明、客梯、生活水泵、重要空调系统、消防报警系统、消防水泵、消防电梯、排烟风机、应急照明及其它消防用电设备;重症监护室、急诊部、血液透析室、磁共振、血库、治疗室、CT及X光机用电等。
 
(3)二级负荷:电子显微镜、影像科诊断用电设备;肢体伤残康复病房照明用电;中心(消毒)供应室;贵重药品冷库、太平柜。
 
(4)除一二级符合外,其它为三级负荷。
 
2.2 供电系统
 
(1)三级医院:采用双路10kV专线供电,自备柴油发电机组,重要负荷末端采用UPS或EPS供电;采用双路10kV专线供电,重要负荷末端采用UPS或EPS供电。
 
(2)二级医院:采用双路10kV供电;一路10kV专线供电,同时设一路低压电源(或自备柴油发电机组)作为备用电源。
 
(3)一级医院:一路10kV供电,重要负荷末端采用UPS或EPS供电。
 
此工程属于二级医院。园区总变电所设置在建筑物外附属用房,由城市电网引来一路10kV高压专线电源供电,另在室外附属用房设置一处柴油发电机房,内置一台1600kVA柴油机做为重要负荷备用电源。同时在重要负荷末端采用UPS或EPS供电,确保重要设备安全使用,保证人身财产安全。
 
2.3 低压配电系统
 
因医院的使用功能有其特殊性,并且医院内设备负荷大、电压要求高等特点,该工程低压配电系统采用的配电形式如下所述。
 
(1)制冷机房内设备容量大,且属于季节性负荷,经过负荷计算,采用1台1600kVA干式变压器单独供电。
 
(2)CR机、DR机、CT机、MRI机、DSA机等设备主机和X光室、胃肠透视室内电力设备的电源由总变电所专用变压器引来。
 
(3)照明插座、风机水泵等及其它设备负荷为一个低压系统。
 
低压供配电方式采用放射式与树干式相结合的形式。照明、普通电力及其它非重要负荷用电采用树干式方式,由变配电室引至各竖井,通过桥架或者母线槽引至各层。消防负荷和大型、重要负荷用电采用放射式配电方式,由变配电所低压配电柜直接引至相应设备配电箱柜。消防设备负荷和其它一级负荷均采用双电源供电,末端自动转换。在各个竖井内分别设有动力、公共照明、应急照明、消防设备配电箱柜。动力箱内配电回路分别放射至各分区的设备、照明配电箱。CR室、DR室、CT室、MRI室、DSA室、X光室和胃肠透视室等处的仪器对电源要求较高,部分电源通过稳压器后备UPS供电,室内照明除一路市电外另设EPS作为后备电源。
 
2.4 手术室、ICU等场所设计
 
手术室是医院的核心部位,因其使用功能的重要性不得中断供电。此次设计中,在两路电源同时供电并在末端自动切换的情况下,还设置了UPS作为后备电源,在电源切换时作为过渡使用。另外,手术室用电与辅助用房用电分开。每个手术室的配电干线必须单独敷设,各分支回路除具有短路、过流、过压保护外,还应有剩余电流保护。洁净手术部的总配电柜,设于非洁净区内。供洁净手术室用电的专用配电箱不得设在手术室内,每个洁净手术室设有一个独立专用配电箱,配电箱设在该手术室的外廊侧墙内。洁净手术室的配电总负荷应按设计要求计算,并不应小于8kVA。洁净手术部用电从本建筑物配电中心专线供给并根据使用场所的要求,主要选用TN—S系统和IT系统两种形式。在本方案中,重要回路采用IT系统(不带绝缘故障定位功能)与非重要回路采用TN—S系统(带剩余电流监测功能)的组合方式。重要回路采用IT系统可实现系统绝缘监视、负荷监视和隔离变压器温度监视等功能。非重要回路采用带剩余电流监测的TN—S系统可实现剩余电流达到监测响应值时声光报警(剩余电流监测响应值可根据需求设定:6mA、10mA等),当剩余电流达到30mA时开关动作。手术室配电系统图见图1。
 
重症监护病房(ICU)的配电方案为双电源,重要回路采用IT系统(带绝缘故障定位功能)的方式,非重要回路采用TN—S系统。ICU病房平均每床按2kVA计算,每床所用设备电源均从吊塔上所带电源插座引接。系统除在电源处设置绝缘监视外,在各分支回路配置了绝缘故障定位系统,当绝缘监视仪探测到绝缘故障时,可实现快速在线查找故障分路。ICU配电系统图见图2.
 
3 照明设计
 
医院建筑包括病房、门诊、医技和各种医疗服务设施,对照明的要求也各异。因此,医院照明设计不仅要满足医疗技术的要求,发挥医院医疗设备的功能,有效地为医疗服务,而且也要考虑为病员创造一个宁静和谐的照明环境,有益病员的治疗和康复。豪华、超标的照明设计增加医院建设投资和医院建成以后的日常支出维护费用,不利节能。因此,要充分考虑各种场所的功能,结合自然光等因素,采用合适的灯具及合理的布灯方式、控制方式来满足节能效果。照度标准参见《建筑照明设计标准》GB50034-2013的相关标准执行,具体情况如表1所示。
 
在大厅,为了给病人创造一个安静的氛围,不宜使用豪华的装饰灯具。在门诊、病房的走廊,因运送病人时病人面向顶棚,宜选择漫反射灯具以避免眩光。五官科听力检查室内宜选择白炽灯,如果采用荧光灯,应将节能电感镇流器安装在室外或者采用电子镇流器。在核磁共振检查室内,为防止电磁感应影响仪器的图像和片子质量,照明灯具一般选用卤钨灯,灯体为非磁性材料,灯具采取屏蔽措施。
 
病房内的一般照明灯具的设置要避免产生眩光。床头宜设局部照明,采用一床一灯的方式,灯具设在设备带上,电源宜为低压电源,如果采用交流220V电源时,接地应可靠,配电线路应设置漏电保护装置。病房内设置的地脚夜灯,一般距地面0.3~0.5m,供夜间医护人员查房护理时或病员使用,光源采用白光LED。病房走廊照明的设置应注意夜间灯光不能射入病室内,影响病员的休息。灯具宜布置在两病室门之间,避免布置在正对门和门上方的位置。夜间使用走廊地脚夜灯,光源采用白光LED或使用不影响病房的顶灯。
 
手术室内除应设有专用手术无影灯外,另设有一般照明,两者的供电分别由不同回路供给。手术部位的照度应在20000lx以上,如胸外科手术部位的照度为60000~100000lx。室内一般照明灯具在手术台四周布置,采用不积灰尘的洁净型灯具,有吊顶的手术室灯具嵌入顶棚安装。在手术室的门口上方应设置“正在手术”字样的标志灯,光源可用LED红色信号灯
 
候诊室、传染病房的诊室和厕所、呼吸器科、血库、妇科冲洗、手术室等场所应设置紫外线杀菌灯。灯具应安装在空气容易对流循环的位置,同时还应注意紫外光线不能直接射到病人的视野内,避免强烈的紫外线射伤人的眼睛。紫外线杀菌灯开关宜带指示灯,不应与普通灯开关并排安装或有明显的区别标识。紫外线杀菌灯安装功率可参考表2来确定。
 
4 智能化系统
 
由于医疗建筑使用性质比较广泛,智能化系统比较繁多,有综合布线系统、安全防范监控系统、公共广播系统、有线电视及卫星接收系统、信息发布及查询系统、医院病房护理呼应信号系统、医院分诊呼应信号系统等。
 
(1)综合布线系统是将语音信号、数据信号的配线,经过统一的规范设计,综合在一套标准的配线系统上。
 
(2)安全防范监控系统负责整个建筑内的安全防范控制。其中在挂号处、收费处、入口大堂、通道走廊、电梯厅、电梯轿厢、医院外部环境等部位设置设置监控摄像机,安全防范监控室对所有报警装置及视频摄像机进行监控。电子巡更系统采用离线式电子巡更系统,系统由巡更棒、巡检点、通讯器等设备组成。在各层楼梯口、电梯前室等部位设置巡更点对保安人员巡查进行监督和记录。
 
(3)公共广播系统由音源、扩声设备、控制设备、传输线路、音量控制设备及末端扬声器组成。公共广播除具有平时播放功能外,还兼有火灾事故广播功能,与消防报警系统的设计相配合,具有紧急广播、背景音乐广播、定时广播、广播呼叫等功能。
 
(4)有线电视及卫星接收系统节目源为卫星电视信号、市有线电视信号及自办节目,卫星接收系统在主楼屋面设置C波段和Ku波段卫星接收天线,提供国际卫星电视节目的收看。卫星、有线电视节目不少于30套。
 
(5)信息发布及查询系统由媒体服务器、管理主机、查询终端、网络播放器及显示设备组成。各个网络播放器通过计算机网络接收管理主机发布的信息及多媒体图像。在医院各公共区域、休息厅、电梯厅等部位设置24~42寸的液晶电视,网络播放器就近放置在显示设备的棚顶内。在各出入口、大厅等处,设置21寸触摸屏查询、导航终端,触摸屏查询导航系统基于网络进行信息更新、查询与维护、管理。
 
(6)医院病房护理呼应信号系统利用信息系统平台实现医护与患者的呼叫对讲。每个病区护士站放置1台主机,每个病区走廊均设置显示屏,每个病床安装1个护理呼应信号终端,每个房间门口安装一个护理呼应信号分机、一个报警红灯、一个复位按钮,病房卫生间安装1个紧急求助按扭,管理中心配置一台管理电脑用于信息统计。终端与护士站主机实现双向传呼、双向对讲,声光提示,主机可显示病房号,未做临床处理的患者呼叫,提示信号持续保留。
 
(7)医院分诊呼应信号系统由分诊叫号主机及软件、分诊叫号显示屏、分诊叫号器、中心管理工作站、流媒体服务器、流媒体制作工作站组成。
 
5 电气安全保护系统设计
 
医疗场所配电系统的接地形式严禁采用TN-C系统。医院接地系统首选TN-S系统。由于医院园区较大,建筑单体分布相距较远时也可采用TN-C-S系统,但是对于任何一个建筑单体在电源进户后,电源中性线和接地保护线应严格分开,不得重合。医院接地系统做好每个建筑单体的总等电位联结后,还应对医院的手术室、抢救室、重症监护室、导管造影室、肠胃镜、内窥镜、治疗室、功能检查室、淋浴场所等一些特殊场所做好局部辅助等电位联结。
 
IT系统为中性点不接地系统,因其对地泄漏电流仅为很小的电容电流,降低了人身触电危险。在2类医疗场所内,用于维持生命、外科手术和其它位于“患者区域”内的医用电气设备和系统的供电回路,采用医疗IT系统。医疗IT系统均配置交流内阻抗不少于100kΩ的绝缘监测器。其测试电压不大于直流25V,注入电流的峰值不大于lmA,最迟在绝缘电阻降至50kΩ时,应发出信号,并配置试验此功能的器具。
 
6 电气节能环保
 
医院建筑功能复杂、设备繁多、人员密集,资源消耗非常高。在医院的能耗中,电力能耗占到一半以上,是整个医院的主要能耗。因此,建筑电气专业的节能,是整个建筑节能中的重中之重。在设计中,可以参考以下方式进行设计以达到节能目的。
 
(1)供配电系统的节能设计
 
合理选用变压器,变电所及分区配电室深入负荷中心,减少线路损耗;选用低损耗节能型设备;电能分配需三相负荷平衡;提高用电设备的功率因数,合理进行无功补偿;注意电磁环境卫生,抑制谐波,减少谐波注入对大电网的危害,提高电能质量。
 
(2)照明的节能设计
 
充分利用自然光,实施绿色照明;合理设置照度,达到《建筑照明设计规范》GB50034中所要求的各个房间(场所)照度标准及功率密度;选用节能型电子镇流器;改进传统灯具控制方式,照明控制采用中央集中式、集散式、分布式的网络结构,采用先进照明控制技术,远程控制和实时控制相结合。
 
7 结束语
 
现代科技日异月新,医疗卫生事业在一定时期会有长足发展,作为工程设计人员,需要不断学习国内外最新规范,了解医疗设备的配电要求,特别要重视医院的电气安全。
 
参考文献
1 《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008).中国建筑工业出版社,2008;6
2 《医疗建筑电气设计规范》(JGJ312-2013).中国建筑工业出版社,2014;3
3 《综合医院建筑设计规范》(JGJ 49-88).中国建筑工业出版社,1988;10
4 《医院洁净手术部建筑技术规范》(GB50333-2002).中国计划出版社,2002;12
5 《照明设计手册》(第二版).中国电力出版社.2006;12
 
 
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