某大型综合医疗建筑供配电系统设计

卢海峰, 周晨亮

(浙江省建筑设计研究院, 浙江 杭州 310006)

0 引 言

近年来,随着我国经济的飞速发展,各地新建不少大型综合医疗建筑。由于大型医疗建筑功能复杂,医疗诊断和治疗设备众多,对供配电系统提出较高要求。因此,供配电的合理设计对于保障医院的安全、可靠运行尤为重要。

1 项目概况

浙江省某综合性三级甲等医院门诊医技住院康复楼,其功能涵盖门诊、急诊、健康管理中心、检验科、住院部、手术部、中心供应、动力中心、病理科、地下车库及设备机房等,总建筑面积约为12万m2,建筑主体高度为84.1 m,地下2层,地上21层,属于一类高层建筑,耐火等级为一级。

2 负荷分级及供电要求

2.1 负荷分级

该项目在施工期间多本规范修改。在最后装修图实施时,根据消防部门及图审单位建议,基本按照现行国家规范GB 50016—2014《建筑设计防火规范》、GB 51039—2014《综合医院建筑设计规范》、JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》、JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》等[1-3]进行负荷分级。根据上述规范,该工程负荷分级如下:

(1) 一级负荷中特别重要负荷。包括急诊抢救室、血液病房的净化室、产房、重症监护室、早产儿室、血液透析室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室等场所中涉及患者生命安全的设备和照明用电及大型生化仪器。

(2) 一级负荷。包括急诊抢救室、血液病房的净化室、产房、重症监护室、早产儿室、血液透析室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室等场所中的除一级负荷中特别重要负荷的其他用电设备;计算机网络系统用电;急诊诊室、急诊观察室及处置室、婴儿室、内镜检查室、影像科、放射治疗室、核医学室等场所的诊疗设备及照明用电;门诊医技和住院部30%的走道照明;病理科的取材室、制片室、镜检室的用电设备;配电室照明用电;客梯、排污泵、生活水泵;警卫照明,障碍照明以及所有消防设备。

(3) 二级负荷。包括中心供应室、空气净化机组、采暖锅炉及换热站等用电。

(4) 三级负荷。不属于一、二级的其他电力负荷。

2.2 医疗场所及设施的类别划分与自动恢复供电时间要求

由于医疗建筑的特殊性,JGJ 312—2013根据不同医疗场所对电气安全防护的要求,将医疗场所分为下列三类:0类,不使用医疗电气设备接触部件的医疗场所;1类,医疗电气设备接触部件需要与患者体表、体内(除2类医疗场所所述部位外)接触的医疗场所;2类,医疗电气设备接触部件需要与患者体内接触、手术室以及电源中断或故障后将危及患者生命的医疗场所[4-6]。

医疗场所及设施的类别划分与要求自动恢复供电时间如表1所示。

表1 医疗场所及设施的类别划分与要求自动恢复供电的时间

注：(a)涉及生命安全的电气设备及照明,(b)不作为手术室时。

由此可见,在医疗建筑供配电系统设计时,不仅需要考虑各场所的负荷等级,还要考虑各医疗场所及设施的类别划分与要求自动恢复供电的时间。

3 供配电系统设计

3.1 市电电源设计

结合负荷分级、医疗场所及设施的类别划分与自动恢复供电时间要求,与当地供电部门沟通后该工程采用两路10 kV进线,进线采用电缆埋地方式引入,两路电源同时工作互为备用。其中一路电源中断供电时,另一路电源能承担全部一级负荷中的特别重要负荷、一级负荷及二级负荷。

3.2 应急电源设计

为保证一级负荷中特别重要负荷、一级负荷,以及甲方要求市电断电时需保障的负荷及消防负荷供电的可靠性,该工程设置一台1 500 kW快速自起动柴油发电机作为应急电源。当正常供电电源中断供电时自动起动,并在15 s内向规定的用电负载供电;当正常供电电源恢复供电后,延时切换并停机。此外,对于停电时间要求自动恢复供电的时间≤0.5 s的负荷,如手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、抢救室、血透、检验科大型生化仪器、产房、早产儿室以及重要的计算机机房设备用电等,设置在线式不间断电源(UPS),且应急供电时间≥15 min。

3.3 配电变压器数量设计

根据负荷具体情况,在-1F变电所内设置SCBH15-1600 kVA 6台,SCBH15-500 kVA 2台,其中1#～4#变压器对大楼的照明、动力及消防负荷供电,5#、6#变压器对空调动力等供电,7#、8#变压器为医疗设备专用变压器。供电方案示意如图1所示。

图1 供电方案示意

4 典型医疗场所低压配电设计

医疗建筑内用电性质复杂,在设计中应根据各用电设备的特性采用不同的供电方式。对于单台容量较大的负荷或比较重要负荷,如冷冻机、洁净手术部、医疗设备、计算机房等采用放射式供电;对于一般负荷,采用树干式与放射式相结合的供电方式。

4.1 洁净手术部

为了保证用电可靠性,洁净手术部根据防火分区及洁净区的划分,分别设置配电总柜。配电总柜设置在非洁净区,采用双电源供电,其中一路引自应急母线,设置自动切换。后端经UPS后再分配至每个洁净手术室的专用配电箱。手术室内除手术台驱动机构及非生命支持系统的电气设备外,其他用于维持生命、外科手术和其他位于患者区域的医疗电气设备及系统的回路均采用医疗场所局部IT系统供电。手术室内其他采用TN-S系统供电的终端回路均设置短路及过负荷保护。手术室配电系统如图2所示。

图2 手术室配电系统

4.2 大型诊疗设备配电

考虑到放射科及体检中心设置大量的诊疗设备,为减少对敏感电子设备的干扰,设置2台诊疗设备专用变压器。所有大型诊疗设备均采用双电源供电,设置自动切换。为了确保诊疗设备的正常运行,设备厂家往往会对电源内阻或线路压降提出要求。

以飞利浦 Precedence SPECT CT为例,按厂家提供数据,要求容量为112 kVA,额定负载为80 kVA,瞬时电流为135 A,要求相间内阻小于0.2 Ω。因此,采用额定电流为160 A的塑壳断路器进行保护。另结合该工程实际情况,变压器与配电柜距离为50 m左右,电缆线径建议不小于70 mm2,且保护接地线的线径与相线相同。

4.3 ICU配电

为保证用电可靠性,重症监护室(ICU)采用双电源供电,其中一路引自应急母线,设置自动切换。后端经UPS后再分配至末端各用电回路。ICU内除照明及非生命支持系统的电气设备外,其他用于维持生命、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采用医疗场所局部IT系统供电。

4.4 检验科供电

检验科设备仪器众多且用电要求各不相同,因此在设计之前需与甲方确认科室内主要设备的用电功率及供电要求。考虑到该工程检测仪器较多,且血液自动分析流水线、尿液分析流水线、科室内电脑等均要求采用UPS供电。为提高用电可靠性,在检验科内设置2个专用配电箱,两者均采用双电源供电(一路引自应急母线)。其中,一只配电箱后端经UPS后再分配至末端各用电回路,供要求自动恢复供电的时间≤0.5 s的负荷使用。

4.5 普通病房配电

该工程病房主要集中在塔楼区域,考虑到安全性与可扩展性,除走道照明外,塔楼照明及插座采用两条密集型封闭母线供电,两条母线互为备用。奇偶楼层总配电箱电源分别引自不同母线,当一条母线出现故障或检修时,有供电需求的楼层可手动切换到另一条母线上,以保证该区域的供电需求。病房内设置小配电箱,电源引自楼层总配电箱。

4.6 阳光产房配电

阳光产房为院区特色医疗项目,因此甲方对该区域供电提出较高的要求。在电气设计中产房楼层设产房照明插座用总配电箱,采用双电源供电,其中一路引自应急母线,设自动切换。产房内设小配电箱,电源引自楼层总配电箱。阳光产房楼层空调及热水均采用放射式供电。

5 结 语

医疗建筑作为民用建筑中相对复杂的建筑,电气设计人员在设计时应充分了解各医疗场所的医疗工艺流程和要求,及时与其他专业人员、医疗设备厂家、医院各科室工作人员及电力部门沟通,这样才能设计出安全、可靠、经济的供配电系统。

[1]医疗建筑电气设计规范:JGJ312—2013[S].

[2]供配电系统设计规范:GB50052—2009[S].

[3]综合医院建筑设计规范:GB51039—2014[S].

[4]林红.某三甲综合医院电气设计[J].建筑电气,2015,34(9):25-29.

[5]查慧勤.大中型医院建筑供配电系统设计[J].安徽建筑,2016(3):214-216.

[6]陈宇.三甲级医院电气设计[J].现代建筑电气,2017,8(2):58-62.