黃海鈴

(機械工業(yè)第一設計研究院廈門分院 福建廈門 361004)

淺談三甲醫(yī)院內科綜合病房樓的電氣設計

黃海鈴

(機械工業(yè)第一設計研究院廈門分院 福建廈門 361004)

通過綜合病房樓的具體設計實例，圍繞醫(yī)院供電系統(tǒng)，配電系統(tǒng)，建筑照明，電纜及其導線的選用原則，諧波治理，電氣安全與接地系統(tǒng)等方面進行論述醫(yī)院建筑的電氣設計。

綜合病房樓；供配電系統(tǒng)；建筑照明；電氣安全與接地系統(tǒng)

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1 醫(yī)院的分類和規(guī)模

醫(yī)院的建設規(guī)模，按照病床數量可分為200，300，400，500，600，700，800床7種；按照功能劃分，一般分為門診、醫(yī)技、住院、行政辦公及服務性用房；按照醫(yī)院的綜合水平，我國的醫(yī)院可分為三級10等，即一、二級醫(yī)院分別分為甲、乙、丙3等，三級醫(yī)院分為特、甲、乙、丙4等。

本次介紹的工程為廈門市某三級甲等醫(yī)院的內科綜合病房樓，總建筑面積約6萬平方米, 地下兩層，地面二十三層，建筑高度95.8m, 建筑定性為一類高層綜合樓，耐火等級為一級。本次設計的病房樓的病床數量為555床(未來發(fā)展為593床)。

功能布局為：地下兩層為設備用房和車庫，一至四層為門診、醫(yī)技，五層主要為血液透析，六層為骨髓移植病房，七至十四層為普通病房，十五到二十二層為高級病房，二十三層為廚房、餐廳、健身房。

鑒于該醫(yī)院規(guī)模宏大，功能復雜，筆者主要從建筑供配電、建筑照明以及電氣安全與接地系統(tǒng)等方面論述醫(yī)院的電氣設計。

2 供電系統(tǒng)

2.1 負荷分類

按照我國現(xiàn)行醫(yī)院等級標準，醫(yī)院用電負荷的供電等級一般為一級或二級負荷。隨著科學技術的發(fā)展，醫(yī)院的用電設備越來越多，越來越精密，對用電的要求也越來越高。為了確保醫(yī)院供電的安全性、可靠性，根據醫(yī)院的規(guī)模采用以下幾種供電方式：

1)對于特級及三級醫(yī)院，采用兩路10KV電纜專線供電，自備柴油發(fā)電機，重要設備末端采用UPS或EPS供電。

2)對于三級醫(yī)院，采用兩路10KV電纜專線供電，重要設備末端采用UPS或EPS供電。

3)對于二級醫(yī)院，采用兩路10KV電纜供電或一路10KV電纜專線供電、一路低壓供電。

4)一級醫(yī)院，采用一路10KV供電，重要設備末端采用UPS或EPS供電。

根據《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ/T 16-2008附錄A的規(guī)定，本工程的醫(yī)療用電負荷(走道照明及百級潔凈的骨髓移植病房空調系統(tǒng)，急診室、檢驗、藥庫等電力照明用電)定性為一級負荷中的特別重要負荷；一般診斷用CT及X光機電源及高級病房照明用電定性為二級負荷。

2.2 供電電源

為了保證供電的可靠連續(xù)性，從院區(qū)的10kV變配電所(三路高壓進線)的10KV不同母線段分別引來兩路電源，兩路10kV電源同時工作，100%互為備用。

為確保消防設備，應急照明，醫(yī)療設備及重要場所的醫(yī)用照明的供電可靠性，本工程在地下一層設一主用功率為600kW(750KVA) 三相風冷式柴油發(fā)電機組作為自備應急電源。

弱電系統(tǒng)、急診科等特殊用電設備，自行單獨設置EPS不間斷電源做備用電源。

2.3 負荷估算

影響用電負荷的因數主要有照度標準、空調、水泵、電梯、風機、醫(yī)療設備的配置等。目前我國醫(yī)院設計的用電負荷總體上是以空調照明為主體，醫(yī)療設備用電所占的比例很小，其中空調約占50%，照明30%，動力包括醫(yī)療用電20%。醫(yī)院與住宅不同，其用電負荷與醫(yī)院的級別和類別有關，與醫(yī)院所處的城市、地域關系不大，宜按使用功能(門診、住院、檢查)分別計算負荷。我國醫(yī)院變壓器安裝指標一般為在65～75VA/ m2左右。

本工程因地方有限，不能采用多臺變壓器，經計算在本棟大樓的一層設置兩臺接線方式為DYn11，Uk=6%，2000KVA的干式變壓器，變壓器的負荷率為83.6%。

3 低壓配電系統(tǒng)

根據醫(yī)療建筑負荷的特殊性并考慮到醫(yī)院的可持續(xù)發(fā)展，參考《綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范》可把用電設備分為幾個供電系統(tǒng)：一般照明、應急照明、電壓波動小的一般醫(yī)療用電(插座)負荷、電壓波動大的醫(yī)用數字檢影成像系統(tǒng)設備、空調及動力負荷，應根據負荷性質采用不同的供電方式。

3.1 一般照明系統(tǒng)

醫(yī)院照明設計應主要考慮病人與醫(yī)護人員的需求。良好的照明環(huán)境能夠舒緩病人的不良情緒，使病人能安心的等待就診和治療，為治療帶來積極的效果；同時也能保證醫(yī)務工作者能高效快捷的完成各項工作，緩解醫(yī)護人員精神及身體的疲勞。因此，要充分考慮各類不同場所的功能，結合自然采光等因素，采用合適的燈具及合理的布燈方式，控制方式來滿足使用要求并達到節(jié)能效果。本工程按照《建筑照明設計標準》(GB50034)和照明設計手冊(第二版)中規(guī)定的照度標準值和照度功率密度進行設計,具體詳見(表1)，醫(yī)療用房應采用高顯色照明光源，采用帶電子鎮(zhèn)流器的三基色熒光燈。

表1 醫(yī)院建筑照度標準要求

3.1.1 一層的大廳、掛號廳、取藥廳以及各層的候診廳等場所是人員較集中的地方，病員從掛號開始候診、治療、繳費、取藥需要等待一個較長的時間，為了給病員創(chuàng)造一個安靜的氣氛，本次設計選用的是以簡潔明快的三基色熒光燈為主。

3.1.2 三層的放射科，放射室的設備容易給病員造成一種壓抑感，為了盡量創(chuàng)造一個舒暢、輕松的氣氛，除工作照明外，設計預留一部分的回路用于裝飾設計時的壁燈使用。X光檢查室照明要滿足機器維修、調試時所需要的照度，設計按照200LX進行設計，透視檢查時室內不需要太高的照度，可根據需要進行有級調光控制，使病員的視覺有一個明暗適應的過程。X線診斷室、電腦斷層攝影等房間，設置防止誤進入的LED紅綠信號指示燈標志和防止誤入室內的安全裝置，其電源信號與機組連通，標志燈的開啟由設備的操縱臺控制。放射線室為了避免給病員造成眩光，燈具不應布置在機器的正上方，燈具采用在設備的四周均勻布置。

3.1.3 二到四層的各科診室，采用三基色熒光燈，色溫采用4000K左右，頂燈采用漫反射型燈具，以減少眩光。診室的檢查治療設備一般都配備照明工作燈，因此，診室內每個診位處，均設置2～3個供檢查治療儀器使用的插座，同時各個診室根據需要預留有移動紫外殺菌燈和看片燈的電源，紫外殺菌燈安裝功率密度按照1.5～3W/m2。

3.1.4 五到二十二層的病房，病房是病人進行診治康復的場所，主要由各類病房、病房走廊及護士站三部分組成。

(1)病房照明應滿足治療、護理及病人康復的要求，一般應考慮如下幾點：①設置治療和護理用的照明燈光不應對病人產生眩光。②設置地腳夜燈，一般距地面0.3～0.5m，供夜間醫(yī)護人員查房護理時或病人夜間使用，光源采用白光LED。③設置局部照明燈，采用一床一燈的方式，本次設計燈具設置在治療帶上，床頭部位照度不應大于0.1LX，兒科病房不應大于1LX。對床頭燈的供電回路加設剩余電流動作保護。兒科門診和兒科病房的電源插座及開關的安裝高度為離地面不得小于1.5m,病房內離最近病床的水平距離不得小于0.6m。④病房的頂燈不宜安裝在病床的正上方，以免對病人產生眩光。對于病床單側排列時，在護理通道上設置頂燈；病床雙側排列時，在中間通道設置頂燈；病床有滑動式圍簾的時，除設置床頭燈外，通道和病床的上方應分別設置頂燈。燈具采用帶電子鎮(zhèn)流器的三基色熒光燈，燈具亮度不宜大于2000cd/ m2，色溫在3000K左右。

(2)走廊照明與其相鄰房間的照明相協(xié)調，使人們通過走廊進入房間時不會感到太大的照度差異，因此走廊的照度不應低于病房照度的70%。同時為了夜間燈光不能射入病房內，影響病人的休息，燈具應布置在兩病房門之間，不應布置在正對門和門上方的位置。為了對走廊進行集中控制，燈具的控制開關，集中設在護理站處。

(3)護士站是診斷、治療、護理準備和處理日常醫(yī)療事物的場所，也是護理人員與病人聯(lián)系的樞紐，照明應給人一種明亮潔凈的光環(huán)境。除了設置日常工作的熒光燈外，還應在護理工作臺上方或側墻設置夜間工作燈。護理站采用帶電子鎮(zhèn)流器的三基色熒光燈。

3.2 應急照明系統(tǒng)

在五層的血液透析、治療室、藥房等房間，樓梯間、防煙樓梯間前室、消防電梯間及其前室、合用前室、建筑物疏散通道等人員密集的場所指及消防控制室、變配電室、水泵房、發(fā)電機房等發(fā)生火災時仍需堅持工作的房間均設置應急照明，其應急供電轉換時間不應大于5S，以上場所的燈具均采用自帶蓄電池供電。根據《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ/T16-2008附錄A的規(guī)定醫(yī)療區(qū)的走道照明也定為一級負荷。

應急照明配電箱由雙路電源供電，并進行末端互投。

3.3 醫(yī)院重要設備供電系統(tǒng)

重要醫(yī)療設備、數字胃腸、DR/X光室、電腦斷層攝影等醫(yī)療裝備用電，五層的血液透析中心的電力及照明，六層的骨髓移植病房的空調電源均為一、二級負荷，由變電所不同的低壓母線段兩路電源供電，末端自動互投。

屋頂的空調風冷機組、電梯、正壓送風，排煙風機等也分別從變配電所低壓柜放射式供電到末端，消防設備兩路電源在負荷末端互投。

樓層醫(yī)療照明用電和醫(yī)療動力電源插座由設在各層的醫(yī)療動力雙電源配電總箱引接。在各層公共走廊部分設置一定數量的清掃用插座。同時為了避免二次污染，公共場所的衛(wèi)生間以及各個診室的水龍頭均采用自動感應式。

因該醫(yī)院為三級甲等醫(yī)院，病人及其家屬有可能來自不同的地域，根據業(yè)主要求病房及護士站的所有插座均采用萬用孔。

當特殊醫(yī)用設備的額定電壓不是標準電壓(380/220V)時，另外配備專用變壓器。

3.4 配電設備及布置

在每層的配電間內，設有樓層照明配電總箱、應急照明配電總箱、空調通風動力配電箱、醫(yī)療用電雙電源切換配電箱、耐火母線、預分支電纜和電纜橋架及管線等。各層的所有配電箱均按防火分區(qū)，并結合使用功能來設置，其分支線路的供電半徑不超過100m，低壓配電級數不超過三級。

在各護理單元的走廊和負荷較集中的房間內設醫(yī)用電源插座箱，醫(yī)療動力電源引自雙電源切換配電箱。

4 電纜及其導線的選用原則

醫(yī)院建筑火災危險性大，施救及疏散困難，又有大量的可燃物存在，因此防火要求高。該醫(yī)院建筑類別為一級，火災自動報警保護對象分級為一級，故消防設備供電干線及其分支干線選用低煙無鹵阻燃B級耐火交聯(lián)乙烯絕緣交聯(lián)乙烯護套電線電纜，應急照明主干線采用低煙無鹵阻燃耐火型預分支電力電纜，支線采用低煙無鹵導線；醫(yī)療用電設備和其他系統(tǒng)二三級負荷的線纜均采用低煙無鹵阻燃B級交聯(lián)乙烯絕緣交聯(lián)乙烯護套電線電纜。

5 諧波治理

本工程變壓器接線采用D,yn11,可有效抑制3次諧波；變配電所內設置無功補償及無源濾波柜，串聯(lián)電抗系數P=7%的電抗器，實現(xiàn)自動無功補償，并可有效抑制5、7次諧波。以上兩種方法結合可相對經濟簡便的抑制消除系統(tǒng)的大部分諧波，一般可滿足用電質量的要求。為增加X光機、電腦斷層攝影、數字胃腸等醫(yī)療用電設備的供電可靠性，在選擇配電線纜的相線截面時，是按電纜載流量的減低系數取0.86計算的，同時中性導體與相導體材料相同，截面相等，并由變配電所直接供電。當實際運行的電能質量仍不夠理想時，可根據儀器現(xiàn)場實測，加裝有源濾波器柜，進一步反向消除諧波，提高電能質量。

6 電氣安全與接地系統(tǒng)

醫(yī)院的電氣安全與接地設計，與病人及醫(yī)務人員的生命安全息息相關，同時對設備正常工作、建筑防雷等也至關重要。

根據現(xiàn)行的各類規(guī)范關于醫(yī)院設計的規(guī)定，醫(yī)院的接地包括防雷接地、配電系統(tǒng)接地、建筑設備接地、弱電設備接地、醫(yī)療設備接地(含保護接地、工作性接地、等電位連接、屏蔽接地)、總等電位聯(lián)結。醫(yī)院宜采用共用接地系統(tǒng)，各醫(yī)療設備機房應設專用接地端子箱，并通過接地干線引到基礎接地體，采用聯(lián)合接地極。

本工程有一些大型的醫(yī)療設備，大型醫(yī)療設備一般對接地有較高的要求，有些醫(yī)療設備廠家會提出單獨設備設置接地極，且要求與防雷接地、保護接地絕緣，但由于場地的原因，這些單獨接地極不可能完全與建筑物的金屬大地絕緣，而一旦絕緣遭到破壞，醫(yī)用等電位接地與電力系統(tǒng)的保護接地則可能不是一個等電位，此時在患者的周圍如果存在電位差，將產生觸電的危險。實踐中，不管是電力系統(tǒng)的接地、醫(yī)用等電位接地及設備接地，在房間內應該嚴格遵守一點接地的要求，否則在患者的周圍一旦出現(xiàn)電位差，將給患者帶來危險。一般來說，從電力總等電位端子板引來的PE端子能滿足醫(yī)療設備<2Ω的要求。但由于PE線一般都比較長，對于X射線設備等高頻、高靈敏設備來說反而是一個干擾源，故本設計另行設置粗而短的接地極，具體作法為設備間的配電柜旁用大于35mm2的銅芯導線穿金屬管就近與建筑物的金屬大地連通，接地電阻小于1Ω。

金屬管與大地應可靠連通(起屏蔽作用)，此接地線應該與PE線可靠連接構成輔助等電位接地端，作為醫(yī)用局部等電位及設備的接地端子。另外各個醫(yī)療設備的接地從金屬大地引出后不應該再相互連通，否則各設備相互成為干擾源。

系統(tǒng)的接地型式為TN-S，采用的接地故障保護措施包括：建筑物總等電位、衛(wèi)生間局部等電位、醫(yī)用場所局部等電位、剩余電流保護。

本醫(yī)院變配電所設總等電位接地端子箱；消防中心、弱電機房、監(jiān)控中心、水泵房、空調制冷機房、帶洗浴功能的衛(wèi)生間、電梯機房等場所設局部等電位；重診監(jiān)護室、治療室、功能檢查室等場所設醫(yī)用局部等電位。在0類和1類場所采用額定剩余動作電流小于等于30mA的剩余電流保護器作為自動切斷電源的措施，本工程沒有2類場所。

電氣設備對病人的影響——電擊，電擊包括宏電擊和微電擊。防止宏電擊可以采用接地線及10mA漏電保護器來完成，而引起微電擊的主要因素是電子儀器的泄漏電流，以及病人所處的環(huán)境非等電位，因此為防止微電擊，在使用Ⅱ類電氣設備的基礎上，要設置醫(yī)用局部等電位及其采取措施減少泄漏電流。防止微電擊等電位聯(lián)結，應包括室內給水管、金屬門窗、病床的金屬框架及患者可能在2.5m內直接或間接接觸觸及到的各部分金屬部件，用于上述部件進行總等電位聯(lián)結的保護線阻抗，應使上述金屬導體相互間的電位差小于10mV。

7 結束語

醫(yī)院建筑是比較復雜、功能繁多的建筑，再加上里面多數是體弱多病的患者，醫(yī)院建筑電氣的好壞，可以影響到病人的人身安全，因此，醫(yī)院建筑對電氣設計人員要求更高。醫(yī)院建筑的電氣設計首先應根據醫(yī)院等級、負荷要求及市政條件，進行綜合評估后確定合理的供電方案；在電力配電、照明、安全與接地設計等環(huán)節(jié)，應結合人員安全、設備需求、建筑功能，把握住不同區(qū)域電氣設計特點與要點，以確保設計滿足醫(yī)院建筑的要求，同時具有一定的先進性，有利于節(jié)能，方便管理。

[1]GB50034，建筑照明設計標準 [S].

[2]GB50045,高層民用建筑設計防火規(guī)范[S].

[3]GB50052-2009,供配電系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

[4]JGJ 16-2008,民用建筑電氣設計規(guī)范[S].

[5]JGJ49,綜合醫(yī)院建筑設計規(guī)范[S].

[6]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院，組編工業(yè)與民用配電設計手冊第三版[Z].

[7]中國航空規(guī)劃建設發(fā)展有限公司，王厚余 編著[J].建筑物電氣裝置600問.

[8]北京照明學會照明設計專業(yè)委員會，照明設計手冊[J].第二版.

Discussion on electrical design of Comprehensive Ward Building of Hospital Department of Internal Medicine

HUANGHailing

(FIRS DESIGN & RESEARCH INS I U E MI CHINA，Xiamen 361004)

Through the design example of Comprehensive Ward Building, around the hospital power supply system, power distribution system, building lighting, selection principle, cable and wire harmonic control, electrical safety and grounding system and other aspects of the electrical design of hospital buildings.

Comprehensive ward buildings; Power supply system; Building illumination; Electrical safety and grounding system

黃海鈴(1981.4- ),女,工程師。

2015-03-05

TU976+.1

A

1004-6135(2015)04-0099-04