临海市方舱医院电气设计分析

陈伟锋

浙江省城乡规划设计研究院，浙江杭州310030

0 引 言

新冠疫情暴发至今已3年，虽然目前疫情趋势总体可控，但多地零星疫情反复的现状仍旧存在，这也对各地后续应对突发疫情的医疗措施提出了更高的要求。如何建造既符合目前疫情防控要求，又能满足日后突发公共卫生事件或者进行后续项目改造与转型的方舱医院是建筑设计从业者的职责所在。本文从临海方舱医院电气设计者的角度出发，具体论述了方舱医院电气设计各个阶段中变压器容量的选择，设计难点与解决方案，以及验收交付时的时间节点与注意事项等三方面内容。

1 工程概况

临海市方舱医院建设单位为临海市城市产业发展集团有限公司，建设地点位于临海市沿江镇车棣村附近，原台州市区连接线余温公路共建段项目部。项目用地规模59 171 m2，总建筑面积25 055 m2，其中包括方舱单元、医护卫生通过区、清洁物资库、医护临时宿舍、附属用房等。本工程方舱单元、清洁物资库主体结构在方舱使用完成后保留，经过改造后作为丁戊类厂房使用，其余医护卫生通过区、医护临时宿舍均为短期临时建筑。

2 各个阶段变压器容量的选择

2.1 方案设计阶段

首先需要考虑项目用电负荷，根据以往医院项目的设计经验，一般医院初步考虑100 W/m2即2 500 kW 用电量即可。同时，结合室外总平面图（图1）进行具体分析，南北长度为500 m，在南侧和北侧各设2台630 kVA变压器，供电半径较为合理。

图1 医院总平面

2.2 施工图设计阶段

供电方案初步确定一周后，结合给排水、暖通等各个专业提供的资料，经过计算分析，用电量仍超出预期，其中，热水设备用电量为1 200 kW，空调设备用电量为1 200 kW，新风机组用电量为800 kW，排风设备双电源用电量为350 kW，污水处理站双电源用电量为100 kW，加上医护区宿舍用电，方舱区普通照明插座用电，同时考虑方舱区大空间，部分电取暖用电负荷等。按照目前供电方案设计，变压器容量将无法满足本项目用电需求。最后选定4台容量为1 250 kVA变压器，南北两侧各设置2台容量为1 250 kVA箱式变压器（图2），变压器负载率75%左右。0.4 kV母线侧设无功补偿装置［1］，补偿容量不低于配变容量的30%，其中分相补偿按30%配置。电容器采用自动投切，补偿后的10 kV侧功率因数在0.95以上（表1）。

表1 北侧1#箱变负荷计算

图2 室外箱变（2台1 250 kVA变压器）

同时配置2台容量为630 kW 柴油发电机作为应急电源［2-3］，计算书见表2，低压进线柜预留发电机接口见图3，在正常电源中断时自动启动，在15 s内为以下负载供电：

表2 柴油发电机负荷计算

图3 箱变局部电气配置

1）手术室、重症监护病房、抢救室；

2）医疗功能区的通风系统；

3）负压病房、负压隔离病房、诊疗室、医护办公室等配电及照明负荷；

4）真空吸引、污水处理设备等用电［4］。

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3 设计难点及解决办法

3.1 配电设计

3.1.1 室外配电

本项目地块狭长，四周除通道外布满了空调、新风、通风外机设备以及热水设备。考虑到工期紧，且设计与现场施工同步进行，需要合理设置室外总箱位置。室外箱变到单体配电间和室外设备总箱预埋套管提前设计并预埋，需考虑足够多备用预埋套管。配电总箱到各个外机设备采用室外不锈钢桥架距地0.3 m安装，方便后期出线灵活调整。

室外设置了很多污水提升泵站，而且比较分散，在南北两侧各设置一个双电源切换总箱1ATtsb（室外防水等级不低于IP54），11 kW的污水提升泵采用放射式配电［5］，3 kW的污水提升泵采用链式配电，链式配电不超过三组泵。同时，室外通气管口处设置高效过滤消毒器，功率几十瓦，考虑从就近污水提升泵控制箱接一路单相电源。

暖通专业提供资料显示室外新风机外机功率非常大，单台设备超过100 kW。经过核实确认，室外新风外机用电负荷同时考虑了空调用电负荷。考虑新风系统需要双路电源配电，空调系统单路电源即可，直接用双电源供电会造成用电量增加。经过协商，最后将新风机组的空调用电负荷和新风用电负荷分开，一台新风室外机配置两个电机，负责新风系统的电机双路电源供电，负责空调系统的电机则采用单路电源供电。

室外预留的移动医技区需要预留电源，每处考虑80 kW（含CT设备60 kW）。

另外，室外主次出入口处预留岗亭电源，考虑空调及电动门用电负荷。还要考虑电瓶车充电区域，增加一个室外电瓶车充电配电箱，电源从就近物资库总箱备用回路引。

3.1.2 室内配电

本项目设计方舱单元建筑高度为7.8 m（檐口），单层大空间对桥架、空调风管等短时间内安装固定造成不便（图4）。经过沟通，在方舱区内结合床位竖起一根根金属支架形成内部设备支撑系统（图5），局部布置空调内机、电气桥架、智能化线路、预留医疗设施线路等搁置条件，使之方便每个床位。

图4 方舱区局部电气干线

图5 方舱区内部设备支撑系统

配电箱、控制箱宜设置在污染区外，有条件时宜设置于专用房间内［6］，本次设计考虑方舱区内较多小照明配电箱，仅总配电箱按导则要求设置于污染区外专用配电间内，末端照明配电箱按病床分区设置。按清洁区、污染区分别设置配电回路。每个床位设置3个220 V、10 A单相插座并设置壁灯［6］。

在病房、缓冲区、卫生间、走廊及其他需要灭菌消毒的地方设置紫外线杀菌灯，紫外线杀菌灯采用专用开关，不得与普通灯开关并列，并有专用标识。对于公共场所或者有人滞留场所的杀菌灯采用间接式灯具或者照射角度可调的灯具［6］。

线缆槽盒及穿线管应采用不燃性材料［7］，为了便于施工，有条件的场所槽盒及穿线管宜采用明敷方式；穿越隔离墙时，隔墙缝隙及槽口、管口应采用不燃烧材料可靠密封［8］，防止交叉感染。

本工程建筑层高较高，设置了大量电动排烟窗。起初根据厂家提供的资料，每个窗户需要两个螺杆，每个螺杆电流1.5 A，一个64 A 控制箱可控制18～22 扇窗户，线路不超过80 m。3芯6 mm2电缆走桥架接到控制箱，控制箱同时接消防信号线4芯1.5 mm2。最终设计考虑线路损耗按每个控制箱配两个出线回路，每个回路各控制10扇窗户。

3.2 智能化设计

根据医疗流程设置出入口控制系统，对负压病房的医患通道、污染与洁净区域进行医疗流线的管理［4］。当出现紧急情况时，门禁应当自动解除。办公室设置远程会诊系统、视频会议系统等信息化应用系统［9］。方舱区内设置病房护理系统（图6），采用局域网和总线结合技术传输语音信息和数据信息，主要由护士站主机、床头分机、呼叫按钮、模数转换器等设备组成。系统通过终端设备更新显示病床区床位一览及患者信息［10］。

图6 方舱区病房护理系统

方舱区应设置与本区域疾控中心、上级疾控中心、应急指挥中心、政府相应管理部门等的专用接口，应提供无线网络接入条件，保证4G或者5G网络全覆盖，有条件的场所应增设无线AP实现Wi-Fi全覆盖［6］。

此外，项目通过建立便捷直观的可视化驾驶舱和功能强大的管理小程序，配备高效全面的消杀机器人和体贴方便的送餐机器人（图7）。消杀机器人可以在隔离空间内自主运行，大幅缓解人力紧缺。送餐机器人会自动前往护士站，由护士装入盒饭，随后各自前往方舱单元内16条主要过道，自主停留于过道中央，由患者自行前往领取，用时可从人工派发的40 min 缩短到10 min。依托云端智能构架的技术优势，机器人除了完成各自本职工作，还会自主监测清洁效果，并且主动反馈生成报告，实现无人化运营。

图7 方舱区智能机器人

4 项目竣工验收

2022年7月8日初步验收，根据相关单位提出的意见作相应修改补充。根据工艺布置细化配电平面图（图8）。最终，于2022年7月29日上午通过综合验收。验收现场，临海市城发集团首先对项目整体建设进行了汇报，相关部门及单位负责人分别组成医疗卫健组、建设消防组、环保组等验收小组，对医院的功能布局、床单元配置、“三区两通道”设置、消防、环保、污水处理等情况进行全面检查。此前，初步验收中发现的问题均已完成整改，方舱医院已基本具备交付使用条件。

图8 工艺布置配电平面

5 结 论

方舱医院的电气设计，设计时间通常很紧迫，很多方面无法做到最合理。比如变压器容量的选择，本案如果选择2 台1 250 kVA、2台1 000 kVA的变压器，使负载率在0.82左右可能更加合理。

通过设计这个项目，笔者总结了以下几点注意事项：

1）首先要明确项目用电需求，热水考虑何种形式，空调通风是否要考虑无负压等，不同设备用电量相差比较大。

2）室外道路与单体基本上同时施工，所以室外电气总图要先设计出图，室外电缆井位置和电缆管预埋数量要提前考虑，首先要把单体配电间位置确定好。

3）卫生通过区域后期会根据医院要求增加很多工艺布置，需要按区域多预留配电箱。在配电间设置双电源照明总箱，再通过桥架放射式引至各个配电箱。