医疗建筑电气设计

李战赠 / 何 穆 (中国建筑设计研究院机电院, 北京 100044)

医疗建筑是一项涉及医学、生物工程、卫生工程学、建筑学、管理学等多学科的系统工程,现代医院建筑是所有民用建筑工程设计中最为复杂和特殊的类型之一。

近年来,作者有幸参与了山西省肿瘤医院放疗医技综合楼、大同市御东新区妇幼医院综合楼、延庆县医院改扩建工程、解放军第88医院、解放军第456医院、鄂尔多斯东仕康复医院等多个医疗建筑项目的电气设计,本文从设计的角度谈谈自己对医疗建筑电气的认知。

1 标准的选择

医院建筑电气设计除执行常用规范标准之外,一般还需参照《综合医院建筑设计规范》 JGJ49-88、《人民防空医疗救护工程设计标准》RFJ 10-95及《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002。

目前,在医院电气设计中,设计人员遵循的主要还是住建部、卫生部发布的《综合医院建筑设计规范》JGJ49-88,这部规范是1988年发布的,已经很难适应现代社会的需要。新《医疗建筑电气设计规范》目前正在送审过程中,不久即将发布实施,这对医院建筑电气设计能起到很好的指导和规范化的作用。

2 设计范围

除一般民用建筑常见系统外,医院建筑一般还包括医护对讲系统、手术室闭路示教系统、手术部监控管理系统、群呼专呼系统、大屏显示及多媒体查询系统、排队叫号系统。

3 二级及以上医院负荷分级

重要手术室、重症监护等涉及患者生命安全的设备(如呼吸机等)及照明用电为一级负荷中特别重要负荷;急诊部、监护病房、手术部、分娩室、婴儿室、血液病房的净化室、血液透析室、病例切片分析、磁共振、介入治疗用CT及X光扫描室、血库、高压氧仓、加速器机房、治疗室及配血室的电力照明,培养箱、冰箱、恒温箱用电,走道照明用电,百级洁净手术室空调系统用电、重症呼吸道感染区的通风系统用电为一级负荷。

除上述之外的其他手术室空调系统用电,电子显微镜、一般诊断用CT及X光机用电,客梯用电,高级病房、肢体伤残康复病房照明用电为二级负荷,其他负荷为三级负荷。

医院的级别不同,其功能与装备不同,用户的用电负荷级别和重要程度也不同。如二级及以上级别医院的急诊部、急诊诊室、急诊抢救室和急诊观察室与处置室,分别为0类、2类和1类场所,三者应均为一级负荷,其中只有抢救室为特别重要负荷。

相同的医疗设备,用途不同、用电负荷等级也不同。如CT机、X光机等,对治疗用与检查诊断用的可区别对待,前者可为一级负荷,后者不一定为一级负荷。

同时,医院负荷分级还应执行《民用建筑电气设计规范》、《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》等规范的规定。

4 用电指标统计

《全国民用建筑工程设计技术措施》电气专册2009年版中,医院建筑的单位建筑面积用电指标为30 ～70W/m2,变压器容量指标为50 100VA/m2。

在作者设计和调研的工程中,大同市御东新区妇幼医院总建筑面积为11.8万m2,变压器总安装容量为8200kVA ,用电指标为69VA/m2;鄂尔多斯东仕康复医院总建筑面积为6.4万m2,变压器总安装容量为4500kVA ,用电指标为70VA/m2;中国人民武装警察部队总医院医疗综合楼总建筑面积为4.7万m2,变压器总安装容量为3200kVA ,用电指标为68VA/m2。

根据医院的实际用电情况和设计资料,本人认为一般二级及以上医院,单位面积的变压器容量指标在70VA/m2左右基本能满足使用要求。

5 变配电系统

二级及以上的综合医院的医疗场所及医疗设备用电负荷,其负荷级别大致可分为三种情况:2类场所自动恢复供电时间须≤0.5s,为一级负荷中特别重要负荷;1类及0类场所中,断电恢复供电时间为＞0.5s,但须≤1s,为一级负荷。

由于此类医院最高用电等级为一级负荷,根据医院的负荷等级,如有条件,要求供电电源为两路10kV高压独立电源。当一个电源发生故障时,另一个电源应不致同时受到破坏,而且当一个电源中断供电时,另一个电源应能承担本工程全部负荷。一级负荷中特别重要负荷应设置自备应急电源,一般可设置柴油发电机组,供给消防负荷和一级负荷中特别重要负荷以及医院中一些重要的保障性负荷。保障性负荷只是在非火灾情况下,两路市电故障时,柴油机对它们提供电力保障。一旦发生火灾,须停止对这些负荷的电力供应,以保障消防应急负荷的正常使用。

如果不能提供两路10kV高压独立电源,由于二级及以上医院中一级负荷和二级负荷用电比较大,需设置柴油发电机组作为备用电源。柴油发电机组的容量既要满足火灾时消防应急负荷的使用,也要满足非消防市电停电时医院的正常运行。

如果核磁共振、CT机、X光机、加速器治疗机等大型医疗设备比较多,其设备电源宜采用专用变压器供电。

6 低压配电设计

配电系统采用放射式与树干式相结合的方式,对于单台容量较大的负荷或重要负荷采用放射式供电;对于一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。一级负荷采用双电源专用回路供电并在末端或适当位置互投。二级负荷供电电源采用双回路供电并在末端或适当位置互投。一般负荷采用单电源供电。

某些停电要求小于0.5s的负荷(如手术室无影灯、应急照明、通信设备等),采用UPS或EPS设备供电。设置了柴油发电机组,并可应急自动启动时,UPS装置应急供电时间不应小于10min,一般取15min即可。

大型医技设备由变电所低压配电屏采用放射式直接供电,设备采用双路电源供电,自动切换。MRI、CT等配线管采用非铁磁性材料。大型影像设备和放疗设备等对电压质量要求较高,其配电电缆截面应满足电源内阻的要求并适当加大;难以满足要求时,由设备供应商配套提供稳压电源。

谐波治理采用有源电网谐波滤波器和无源电网谐波滤波器,有源电网谐波滤波器详细设计应结合医院运行情况,根据实际测量数据由专业公司负责安装调试。无源电网滤波器装在负荷侧,主要有:各大型医疗设备、透析、手术室、重症监护室、通讯及其他较大非线性负荷控制室或配电间。

手术室一般可预留10kVA容量,配电箱设置在清洁走道区,嵌墙安装。手术室的外墙洁净装修处理后比较厚,可以二次施工时处理。手术室需采用UPS设备供电,UPS可集中设置在手术部的配电间内,也可分散设置在每个手术室的配电箱旁边。

7 照明系统

照明种类分为一般照明、应急照明、疏散照明、精装修照明及室外照明等。照明标准参考《建筑照明设计标准》GB 50034-2004。

诊断室、治疗室、检验室、手术室等部门选用漫反射、高显色性灯具,采取减少眩光措施,以满足医疗环境的视觉要求;病房、护理单元通道的照明设计宜避免卧床病人在其视野范围内产生直射眩光。

公用场所、护士站及医生办公室采用格栅式灯具;手术室、处置室入口处安装红色信号标志灯。病房及其走廊设夜间巡视脚灯;病房门口设门灯。医院候诊室、诊室、厕所、呼吸科、妇科冲洗、手术室等场所设置紫外线杀菌消毒灯,可采用移动式。

为了便于管理和节约能源,建议采用智能照明控制系统,对大厅、公共走道、楼梯间、候诊室、医院街等公共场所的照明进行控制。

8 安全防护及接地系统

医院的接地系统包括防雷接地、保护接地、弱电设备接地、医疗设备接地、屏蔽接地及防静电接地等。医院建筑一般采用TN-S配电系统,中性线和保护地线在接地点接地后要严格分开,各接地系统宜共用统一的接地装置。

医疗场所应按使用接触部件的接触部位及场所分为0、1、2三类,各类应符合下列规定:

1)0类医疗场所为无需与患者身体接触的电气装置工作的场所;

2)1类医疗场所为除了2类医疗场所所述环境以外,医疗电气设备的接触部件需要与患者体表、体内接触的电气装置工作的场所;

3)2类医疗场所为医疗电气设备的接触部件需要与患者体内接触以及电源中断危及患者生命的电气装置工作的场所。

医疗场所的安全防护应符合下列规定:

1)在1类和2类医疗场所内,当采用安全特低电压系统(SELV),保护特低压系统(PELV)时,用电设备的标称供电电压不应超过交流25V和直流60V;

2)在1类和2类医疗场所内,IT、TN和TT系统的约定接触电压不应大于25V;

3)TN系统在故障情况下切断电源的最大分断时间230V应为0.2s,400V应为0.05s;IT系统最大分断时间230V应为0.2s。

重要手术室、ICU、NICU等二类医疗场所的供电采用IT不接地系统。医疗IT系统一般由隔离变压器、绝缘监视器和外接报警显示装置三部分组成。隔离变压器应靠近手术室,尽量缩短出线端与供电插座之间的距离,并要考虑其通风和散热,外接报警显示设备应安装在现场。一般选用专用配电箱(内设隔离变压器及绝缘监视装置),当发生第一次绝缘故障时,绝缘监视装置发生预告信号,便于尽快排除故障,避免发生相间短路,造成危害。

MRI、CT、DSA、DR、X光机的机房和控制室等的医疗设备需要专用接地,采用专用接地线与大楼统一接地装置相连接。

9 智能化设置标准和要求

医院智能化系统是通过现代化信息技术、网络技术和自动化控制技术来提高医院的管理水平,达到方便病人就医、缩短病人就医时间,提高医疗服务水平和医生的工作效率,提供良好的医疗服务环境的目的。

医院智能化系统应分为医用信息应用系统、建筑自动化管理系统、通信网络系统及智能化基础平台四个方面。

医院内应设置广播系统,平时用于日常事物及医学宣传广播,消防情况时强行切至紧急广播。宜共用末端设备(扬声器)和采用一套线路,应设置消防强切开关。

门诊部各诊室应按照每个医生1个双孔信息插座进行设置,各门诊科室病人等候区前应设置1个双孔信息插座。医技部应按照医疗设备和操作医生的位置进行信息插座的设置,应在每个位置设置1个双孔信息插座。病房部分的单人房间应设置1个双孔信息插座;带套间的特殊单人病房可根据需要宜设置多个信息插座;2床以上的房间每床宜设置一个单孔信息插座;护士站应至少设置2个双孔信息插座。

多人的医生办公室宜按照每个医生1个双孔信息插座进行设置;主任办公室应至少设置1个双孔信息插座;示教室应至少设置1个双孔信息插座;医生值班及其他的医用房间可根据需要设置1个单孔信息插座用于语音。收费及挂号处应按照每1.2 1.5m的柜台长度设置1个双孔信息插座。

医院大堂、收费和挂号窗前、候诊室、点滴室、休息室及咖啡厅等公共场所应设置有线电视插座。会议室、示教室、医疗康复中心等处应设置有线电视插座。在每个病房应至少设置1个有线电视插座,带套间的单人病房可根据需要在多处设置有线电视插座。病房内电视节目音频信号宜采用耳机提供病人收听的方式。

病房的护理单元应设置医护对讲系统,建立病人与护士的联系。护士站设置呼叫对讲主机,病房外护理通道设置大型显示器显示呼叫床位号,病床前设置呼叫按钮及语音对讲话筒,卫生间应设置呼叫按钮。

10 结束语

随着我国人民生活水平的日益改善和医疗水平的提高,我国的医院事业有了长足的发展。在医疗科技领域达到国际一流水平,但医院建筑科技水平与之相比还比较滞后,医院电气设计一直是国内电气行业相对薄弱的一个领域。电气是医院建筑的灵魂,我相信用不了多久,中国医院建筑电气设计一定能达到世界一流的水平。

[1]中华人民共和国卫生部.JGJ49-88 综合医院建筑设计规范[S].北京: 中国计划出版社,1988.

[1]中国建筑科学研究院.GB50034-2004建筑照明设计标准[S].北京: 中国建筑工业出版社, 2004.