浅谈大型综合医院的电气设计

浅谈大型综合医院的电气设计

刘志军

关键词：现代化；综合医院；电气设计

引言：

我国的医疗事业随着现代化发展进程正有序的发展着，社会不断进步，人们对于享受高标准高质量的医疗服务的要求也越来越迫切，同时国家及相关政府行业部门对于医院的建设也特别重视，对于医院的建设规模、建设标准、建设投入等也越来越大、越来越高，于是大型综合性医院或超大型综合性医院建设工程越来越多。本文通过某大型综合医院的电气设计项目案例分享，简单阐述大型综合医院的设计方案及心得感受。

一、某大型综合性医院项目概况

项目位于深圳市光明新区，地理位置优越，基地用地面积约111500平方米，规划总建筑面积约530000平方米，规划3000床位（一期床位数为2000床，二期1000床）。项目针对该工程的一期工程进行设计，设计总建筑面积约为44.2万平方米，其中地下建筑面积约149000平方米，地上建筑面积约293000平方米，建筑高度65.1米，地上12层，地下2层。建筑楼栋有：门急诊医技楼、内科中心大楼、外科中心大楼、妇儿中心大楼、行政科研综合楼、会议中心、教学宿舍楼、制剂中心、高压氧舱、污水处理站锅炉房等。

该医院规模大、功能多、科室齐全，医院建设定位为以康复、预防、制剂、医养结合及中医治疗为特色的医院，打造一个面向本地、港澳并辐射整个华南地区的医疗功能完善、中医特色明显、医疗技术先进、医疗环境良好的集医疗、教学、研究、预防、保健、康复、医养结合为一体的国际化大型综合性三级甲等研究型医院及区域性中医医疗中心。

二、大型综合性医院的电气设计依据

大型综合性医院，由于其功能多而复杂，其电气设计涉及的规范及其他依据也相对普通民用建筑更多。

1、国家及地方规范标准。除了平时常用的电气设计规范（此处不一一罗列）外，对于医院项目特殊适用的设计规范有：《建筑设计防火规范》GB50016-2014、《民用建筑电气设计规范》JGJ/16-2008、《综合医院建筑设计规范》GB51039-2014、《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013、《医院洁净手术部建筑设计规范》GB50333-2013、《传染病医院建筑设计规范》GB50849-2014、《急救中心建筑设计规范》GB/T50939-2013等医疗相关专业性规范。

2、使用单位的需求文件。大型综合医院，由于其涵盖医院各部门、各科室功能，医院建设满足各使用单位或部门的使用需求是基本要求。因此明确的使用单位的电气建设需求是我们医院电气设计的重要依据。

3、政府相关部门的行政文件。大型综合医院多为政府性投资建设，从项目的立项、可行性研究、规划方案审批、发改委批复等各个项目程序过程，均会有相关行政文件，这些行政文件同是我们进行电气设计的重要依据文件。

三、大型综合性医院的电气设计

1、用电负荷分级

本项目用电负荷级别均按照相关现行国家标准进行确定，用电负荷按消防属性可分为消防用电负荷、非消防用电负荷，消防用电负荷的级别按《建筑设计防火规范》GB50016-2014、《民用建筑电气设计规范》JGJ/16-2008、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-2014相关内容进行确定均为一级用电负荷，非消防用电负荷基本可按《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013第4.2.1条内容及其他相关规范来进行确定，具体见下表：

2、高压供电系统

根据项目地供电部门提供的资料，该工程市政高压接入电压等级为20kV，根据项目规模及与供电部门的前期沟通情况，本工程拟采用3路来自不同上级市政变电站的20kV市政高压电源供电，采用2+1（2路常用，1路备用）的供电方式，2路20kV常用高压电源同时供电，单母线分段，另1路20kV高压电源为热备用，常用电源母线段与备用电源母线段间设联络开关，当一路常用高压电源失电时，由备用高压电源承担失电母线段的所有用电负荷，确保医院用电的安全可靠性。本工程变压器装机总容量为39250kVA，1#市政20kV进线容量19200kVA（常用）、2#市政20kV进线容量20050kVA（常用）、3#市政20kV进线容量20050kVA（备用）。本工程在地下一层设1座20kV高压总配电房，20kV高压电缆放射式供电至各区域20/0.4kV变配电所。高低压供电系统示意图如下：

高低压供电系统接线图

3、20/0.4kV变配电所

1）根据工程建筑布局、负荷分布等情况，以变电所位置尽量靠近负荷中心为原制，在地下一层共设置1座20kV高压配电房、1#~6#共6座20/0.4kV变配电所，1#、2#、3#共3座柴油发电机房，设备房均采取设置门槛及抬高室内地面等防水措施。经过负荷计算，该工程设备总安装容量约49835.9kW，设备总计算容量约为28183.9kW，20/0.4kV变压器总装机容量为39250kVA。

2）20kV高压配电柜采用金属铠装中置式开关柜，柜内进线及出线开关均选用真空断路器，真空断路器采用电动弹簧储能操作机构。设置一套直流电源屏，作为直流操作、继电保护及信号电源。直流屏采用免维护铅酸电池，输出电压110V。

3）各20/0.4kV变电所内均选用SCB13系列20kV/0.4kV干式环保低损耗节能变压器，变压器采用强迫风冷方式，各变压器采用单母线分段的运行方式，中间设低压联络开关，正常情况下变压器分列运行，各母线段的进线主开关与联络开关之间，设有防止变压器并列运行的联锁机构。

4）本工程有较多大型医疗医技设备，对于此类设备，采用专用变压器进行供电。

6）功率因数补偿采用集中补偿的形式，在20/0.4kV变电所中的低压侧设置成套动态电容自动补偿装置，要求补偿后高压侧功率因数大于0.9。为提升医院供电电源质量，在低压变电所内设置成套有源滤波装置。

4、应急电源

为满足医院中消防负荷、重要医疗负荷、信息机房等重要用电负荷或场所的供电可靠性及规范规定的不同用电负荷电源转换时间要求，医院项目需设置应急备用电源。本工程结合医院建筑的特点及需求，采用了多种应急备用电源方案，具体情况为：

1）蓄电池：

风机房、变配电房等部分场所应急照明灯具选用自带蓄电池做为应急电源。

2）柴油发电机：

柴油发电机确保的负荷有：大楼所有的消防负荷、客梯/医梯、安防监控室、信息中心机房等弱电机房负荷、潜污泵、生活水泵、急诊中心负荷、急救中心负荷、介入治疗中心负荷、中心ICU负荷、输血科、中心手术部负荷（不含空调负荷）、NICU负荷、产房负荷、血透中心负荷、检验科重要负荷、贵重药品库、放疗科负荷、科室医疗保障负荷、医疗气体负压机房负荷、医疗院街负荷、重要实验室负荷等一级负荷及一级负荷中特别重要负荷。

项目共设1#、2#、3#共3座柴油发电机房，每座发电机房各设2台1000kW柴油发电机组，柴油发电机组总安装容量为6000kW，柴油发电机供电时间应大于24h（室内设置不大于1立方米的储油量，通过设置室外输油管接口及输油管路满足不小于24h运行的用油需求）。柴油发电机组备用电源与市电电源之间采用电气和机械连锁，当市电掉电时，柴油发电机组可在15S内自启动，对需确保的重要负荷继续供电；当市电恢复后，发电机组停机，由市电供电。

3）UPS（EPS）：

本工程设置不间断电源装置UPS（EPS）作为部分一级负荷及一级负荷中特别重要负荷备用电源。UPS（EPS）确保的负荷有：消防监控中心、电子信息设备及机房、安防监控系统及急诊抢救室、ICU重症监护室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、血液病房净化室、心血管造影检查室、检验科大型生化仪器室等场所中涉及患者生命安全的设备及照明用电负荷。

5、动力配电系统

1）电力系统

1.1）低压配电系统采用放射式、树干式及链式相结合的方式。医院大型用

电设备及大用电医疗科室均采用放射式供电方式；医院一级负荷等重要负荷采用双电源末端切换供电方式，二级负荷采用双回路供电方式，并在末端或适当位置切换。消防负荷采用双电源末端双切供电，其供电电源回路与普通负荷的电源回路，供电严格分开，消防负荷配电回路按防火分区划分。

1.2）医院供电系统采用TN-S系统，对于2类医疗场所，用于维持生命、外科手术、重症患者的实时监控和其他位于患者区域的医疗电气设备及系统的回路，均应采用医疗场所局部IT系统供电。

1.3）CT、MRI、DR、DSA等大型医疗设备采用专用变压器供电，设备供电从低压配电房放射式引出专用供电回路，并在末端做自动切换，同时供电线缆规格需满足医疗设备的要求。

1.4）放射科、核医学科、功能检查、检验科、中心供应、病理科、手术部、信息中心等科室供电电源，其控制开关宜按科室相对集中设置。医疗配电装置不宜设置在公共场所，当不能避免时，应设有防止误操作的措施。

1.5）洁净手术室的总配电柜，设于非净化区内；洁净手术室内用电与辅助用房用电分开，每个手术室内干线单独敷设；供洁净手术室用电的专用配电箱不得设置在手术室内，每个洁净手术室应设有一个独立专用配电箱，配电箱应设在该手术室的外廊侧墙内

1.6）为了满足医院用电管理及科室单独计量要求，医院各科室用电均独立设置配电总箱，同时在总箱设置电能计量仪表。

2）线缆选择

医院做为人员高度密集的公共场所，因此线缆的选择需严格按照规范要求进行选型。高压电缆采用铜芯低烟无卤阻燃耐火电力电缆；所有消防负荷干线均采用柔性无机绝缘矿物电缆，消防负荷分支线采用耐火低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆；其它负荷干线采阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆，应急照明支线选用WDZN-BYJ-750V铜芯导线，非消防负荷及照明支线选用WDZ-BYJ-750V铜芯导线。低压配电柜出线电缆阻燃级别选用A级。柴油发电机组至低压配电房电源双切柜的母线槽采用耐火封闭式母线槽。对于大功率用电设备，如地下室制冷主机、屋顶空气源热泵机组、风冷热泵机组等采用5芯封闭式母线槽放射式供电。

6、照明系统

综合医院因其功能场所环境的多样性，其照明灯光系统的好坏将直接影响医院工作人员的诊疗工作与就医人员的就诊体验，因此根据不同的场所及环境，选用合适的照明灯具、光源并具有足够的照度显得尤为重要。综合医院照明系统设计需根据现行《建筑照明设计标准》及《医疗建筑电气设计规范》中相关内容并结合绿色建筑的设计要求来综合设计。各照明场所的光源色温及照度值、均匀度、炫光值、照明功率密度值均现行《建筑照明设计标准》及《医疗建筑电气设计规范》的内容要求。应急照明内容按现行《建筑设计防火规范》、《医疗建筑电气设计规范》规范内容执行。

1）照明灯具选择：均选用高效节能型光源及灯具，地下车库、空调机房等设备用房选用直管LED支架灯；办公室、诊室、治疗室等人员常在的场所选用高显色性能的节能荧光格栅灯盘；公共走道、入口门厅等可根据装饰效果要求选用节能LED面板灯或嵌入式LED筒灯；楼梯间内采用LED节能吸顶灯；卫生间采用LED防潮筒灯；病房采用防眩光节能灯，避免灯具对卧床病人的炫光影响；有洁净要求的场所，选用LED洁净面板灯；有二次装修要求及特殊照明要求的功能区域照明灯具结合装饰效果要求进行确定，洁净区选用洁净密封型灯具。同时在候诊区、传染病诊室及病房、治疗室、手术室、血库、洗消间、垃圾处理站等场所，设紫外紫外线消毒灯，紫外线杀菌灯开关带指示灯并有明显的区别标识。

2）照明灯具控制：照明控制以利于管理及节能高效为原制进行控制策略的确定。各设备用房、病房、诊室、办公室、库房、教室、宿舍等功能房房间处的灯具采用设就地开关控制；楼梯间采用节能自熄人体感应开关控制，大开间公共走道、门厅、地下车库等处照明采用智能集中控制方式；

7、防雷与接地系统

医院各建筑单体均按人员密集场所建筑考虑，根据建筑物防雷设计规范，各单体建筑均按二类防雷等级进行防雷设计。在屋顶采用φ12热镀锌圆钢作接闪带，屋顶接闪带连接线网格不大于10mx10m或12mx8m，建筑物靠外墙的金属栏杆、金属门窗等均需与接闪带连接。利用建筑物所有钢筋混凝土柱子或剪力墙内主筋及钢构柱作为引下线，引下线间距沿周长计算不大于18m。优先利用室外地坪0.5米以下全部柱子基础内的钢筋网作为接地装置，利用基础圈梁将接地装置围绕建筑形成环形。低压配电采用TN－S系统（特殊医疗场所采用医用IT系统），防雷接地装置与保护接地、工作接地、弱电接地合一，采用综合接地的方式，接地电阻不大于1欧姆，实测不满足要求时，增设人工接地极。

对于医疗建筑中1类和2类医疗场的接地安全应满足《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013第9.3条内容要求。其中对于在1类及2类医疗场所的患者区域内，应做局部等电位联结，并将对应区域的PE线、外露可导电部分、安装了抗电磁干扰场的屏蔽物、防静电地板下的金属物、隔离变压器的金属屏蔽层、除设备要求与地绝缘外，固定安装的、可导电的非电气装置的患者支撑物做等电位联结。同时对于1类和2类医疗场所，在剩余电流保护器的选择上，应选择安装A型或B型。

四、现代大型综合医院电气设计心得

当今社会，由于人们对于高质量医疗资源的迫切需求，大型综合医疗建筑也越来越多的排入了建设计划中。大型综合医院由于其功能及工艺的复杂性，其电气设计也民用建筑领域最复杂的。本人通过对参与负责的医疗建筑工程设计实践，对该类项目的设计有如下感受。

1、设计前期需重视设计依据性文件的收集与掌握，特别是使用

单位的使用需求及政府相关部门的行政批复文件。明确的使用需求是设计的直接目标导向，也直接关系使用单位的使用体验；大型综合医院多为政府性投资建设，项目的立项、可行性研究、规划方案审批、发改委批复等各个阶段的行政文件会影响具体设计内容及造价投资，这些行政文件电气设计的重要依据文件。

2、结合当地电力系统供电资源情况，高压供电系统尽量采用高可靠供电方案。由于大型综合医院在其功能角色的重要性上，高可靠的市政供电系统，将对医院持续的正常运行提供最有效最直接的基础支撑。

3、供电系统应考虑足够的裕量。在变压器容量选择、低压配电柜备用间隔空间、供电电缆规格、电缆桥架路由规格、配电房及竖井尺寸空间等方面，均应考虑足够的裕量，用以满足医院经常出现的新增或更换医疗设备、功能改造调整等后期发展使用需求。

4、加强对大型医疗设备的用电设备资料掌握。现代大型综合医院，存在如MRI、DSA、CT、DR、直线加速器等大量的大型医疗设备，由于这些设备的专业性，且规格类型较多，在做这类设备的供电设计前，需尽可能的与使用单位明确具体使用的设备类型参数或与使用单位形成具体做法约定（如约定可先按用电功率大者考虑等），作为供电设计依据，提高设计成果的准确性，避免后期的调整返工。

5、合理确定各专项工程的设计界面。现代大型医院建设，由于其内部功能的多样性、复杂性，按照医院建设内容，设计通常会分为：主体工程、装饰工程、净化专项工程、防辐射专项工程、智能化专项工程等，由于分项工程较多，合理确定各分项工程间的设计界面及设计表达，保证各分项工程设计内容的准确衔接，对于大型医院建筑的总体设计、建设及施工结果质量尤为重要。

6、严格按照医疗建筑相关设计规范标准要求进行设计，同时对于医院建筑内部的不同科室、不同功能区，应始终秉承满足实用、可靠、人文、绿色的原则做相关电气系统的设计。

五、结束语

众所周知，医院建筑在民用建筑电气设计领域属于最复杂的建筑设计，而对于现代大型或超大型综合医院的电气设计，由于医院的规模更大、标准更高、医院功能及服务需求更多更复杂，因此对该类工程的电气设计更显复杂。医院电气系统的设计好坏，直接影响着医院的建设质量与医院的运营服务，同时医院由于救死扶伤的特殊性，因此医院电气系统的设计尤其重要。对于综合性大型医院的电气设计必须严谨规范，具有可行性和科学性。随着科学技术的发展，用电设备的日新月异，大型医院设计涉及的内容及知识面越来越多，因此我作为众多设计师中的一员，还需不断进行自我学习，自我提升，为建设一个高质量的大型医院贡献自己的一份力量。

参考文献：

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