上海市精神卫生中心重性精神疾病临床诊疗中心电气设计分析

摘要： 聚焦于我国精神卫生医院领域的建设要求，探讨了电气设计在提升医疗水平方面的积极探索。以上海市精神卫生中心重性精神疾病临床诊疗中心项目为案例，梳理了当前国内外精神病院建筑设计的现状，详细阐述了电气设计在配电、照明、防雷等方面的实施细节及创新尝试。结果可供同类项目参考。关键词： 精神病院配电; 建筑照明; 节律照明; 装配式建筑电气设计

中图分类号： TU855文献标志码： B文章编号： 1674-8417（2024）10-0051-05

DOI： 10.16618/j.cnki.1674-8417.2024.10.009

0引言

上海市精神卫生中心重性精神疾病临床诊疗中心项目，坐落于上海市闵行区。该中心为三级甲等专科医院，具备完善的诊疗设施。项目总建筑面积约为8.6万m2。该项目将门诊、医技和住院三大功能有机地整合在一起，为患者提供便捷、高效的诊疗服务。

本文以上海市精神卫生中心为例，探讨了电气设计方案，以此提升医疗水平，保障患者安全，减轻医务人员压力。

1需求分析

世界各国针对精神卫生专科医院均有严格的规定。在英国，精神病院须避免使用柔性电缆悬挂照明灯具，患者的卧室照明通常由患者直接控制，公共区域如走廊等在夜间则采取降低照度的措施，其控制开关由工作人员负责［1］。美国纽约的精神卫生办公室对精神病院区域进行了风险划分［2］，将病人单独或在无监督情况下使用的区域视为高风险区，患者在受控区域及在监督条件下使用的区域为中风险区，无病人的区域则为低风险区。为确保患者安全，所有病人可能接触的区域均采用具有电弧故障保护和接地故障保护的插座，或通过位于患者环境外的断路器提供双重保护。为防止患者将电气设备的外壳用作武器，电气设备的安装需确保不易被患者破坏。

在本项目中，设计团队一方面详细研读了现有相关规范及论文［3］，做到设计有依据;另一方面通过与医院使用方深入沟通，明确医疗机构在运营过程中需满足的特殊要求，切实做到以人为本进行设计。

我国医院和精神卫生专科医院的建筑设计及电气设计受到高度重视，已制定多项规范，主要包括GB 51039—2014《综合医院建筑设计规范》［4］、JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》［5］、GB 51058—2014《精神专科医院建筑设计规范》［6］，以及建标176—2016《精神专科医院建设标准》［7］。建标176—2016《精神专科医院建设标准》要求精神专科医院实施双路供电，若不具备双路供电条件，则需配备自备电源。GB 51058—2014《精神专科医院建筑设计规范》中不仅对精神病院重要区域供电自动恢复时间作出规定，还对供电设备的安装位置、安装高度及控制方式提出要求。例如，要求医院封闭区的配电箱控制箱应远离患者接触的区域，并便于医护人员监管;每个病房设置1个照明灯具接入应急电源，走廊照明在夜间需降低照度。

院方的需求包含在病房门外配备清洁插座，满足日常清洁需求。每张病床或每两张病床之间设置1款安全型插座，供患者救治和使用，插座回路通过集中控制实现通电与断电，防止患者利用插座进行自残。病房与公共区域的照明设备由护士台统一控制，走廊配备夜间照明或降低照度的设施，病房内应在门口设置由护士站单独控制的夜灯，以便于夜间查房时观察房间内情况。患者可触及的照明装置应采用封闭式设计，安装高度不低于2.4 m，相应配电回路应配备剩余电流保护器。

2供配电系统设计

本工程为一类高层公共建筑，属三级甲等专科医院。根据GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》［8］的附录A、JGJ 312《医疗建筑电气设计规范》的第14.2.1条等及业主的特定需求，明确负荷等级。特级负荷的供电采用3个独立电源。一级负荷配置两个独立电源。二级负荷在变电所内通过母联方式，提供供电保障。

项目引入两路10 kV独立电源作一级负荷的两个独立电源。第三个电源因本项目位于医院老园区，用地空间有限，不具备设置柴油发电机房的条件，故采用UPS作为特级负荷的第三个独立电源。为确保稳妥，预留临时柴油发电机的安装空间和接入条件。在建设过程中，低压柜一侧设置临时柴发接入柜，以便在两路市电长时间失电的紧急情况下，接入柴油发电机以确保医院正常运行。柴发接入柜负责接入特级负荷、一级负荷和消防负荷等重要设备。一层预留临时柴发接入间，通过母线与地下室的临时柴发接入柜连接，并在室外预留柴油发电机临时安装空间。临时柴油发电机容量为1 500 kW。

本项目设置水冷机组作为夏季空调冷源，风冷热泵为冬季空调热源，空调冷热源夏、冬季不同时运行。负荷计算时，以二者功率较大者进行计算。项目配备两台1 600 kVA变压器和两台1 000 kVA变压器，变压器的空载损耗和负载损耗不高于现行的国家标准GB 20052—2024《电力变压器能效限定值及能效等级》［9］规定的一级能效限定值。

采用低压智能配电系统，通过断路器通信方案全面采集电气信息。根据断路器运行数据和环境状况，对触头磨损、电气磨损、机械寿命、环境老化等方面进行分析管理，并提供预防性维护指导和计划。系统实现设备状态的远程全面、实时监控，在设备故障前及时发出故障风险预警，确保设备安全。在重要配电柜内设置电柜医生，实时跟踪断路器老化和磨损情况，预警断路器故障，并对负载及线路的过载、谐波和异常工况发出预警。

在屋顶设置太阳能光伏发电系统，面积约为1 000 m2，达到屋面面积的30%，装机容量234.45 kWp，采用自发自用模式，设置两个并网点，接入变电所低压侧。

3照明设计

项目室内照明灯具均采用LED灯具，功率密度、灯具效率满足国标要求。照明点位、灯具类型、安装方式和控制要求等满足国标标准及医院需求。

环境光照对心理的影响目前已有广泛研究。文献［10］的文章阐述了可以利用中午或早晨的强光来治疗和干预双向情感障碍抑郁症，其反应机制与昼夜节律系统的影响有关。文献［11］的研究揭示了个体在高照度环境中时间越长，情绪相对更积极，而缺乏自然光与抑郁症和睡眠质量有关。文献［12］揭示了在工作环境中，高色温能够提高工作人员积极性并减少疲劳。夜间光照下暴露的时间会影响抑郁症的症状，夜间光照度越高，时间越长，抑郁症症状越严重。

本建筑病房区创新采用了基于智能照明系统的生物节律照明系统。系统通过模仿自然光的模式，随着时间的推移而调整病房照明的亮度和色温。通过模拟自然界的昼夜交替，帮助调节病人的生物钟，改善睡眠质量，减少抑郁和焦虑，帮助精神健康的康复。

病房电气设备布置示例如图1所示。各个病房的常规照明均依赖于智能照明系统调控的节律照明，护士站统一配备智能照明的集中控制面板。每个病房配备一个应急照明灯具，作为火灾发生时的疏散照明。病床附近设有安全型插座，可通过护士站的集中控制面板实现通电与断电的统一管理。病房入口处设有夜灯，由护士站统一控制，以便于夜间医护人员查房时观察病房内状况。楼层配电箱位于楼层强电间内，所有设备机房采用统一钥匙上锁，确保病人无法触及。

4接地与安全

本项目地上为钢结构系统，利用所有钢结构柱，钢筋混凝土墙、柱内相互连接的竖向钢筋作为引下线。接地采用TN-S系统，采用联合接地的形式，接地电阻不大于1 Ω。室外景观照明等采用局部TT系统，接地电阻不大于4 Ω。在手术室及其他一些重要场所（2类医疗场所）采用IT接地系统以确保这些场所的用电安全。

桥架系统进行可靠接地。梯架、托盘和槽盒全长不大于30 m时，不应少于两处与保护导体可靠连接;全长大于30 m时，每隔20～30 m应增加1个连接点。起始端和终点端均应可靠接地。镀锌梯架、托盘和槽盒本体之间不跨接保护联结导体时，连接板每端不应少于两个有防松螺帽或防松垫圈的连接固定螺栓。

在医技检查、化验、弱电主机房及厨房、有浴缸或淋浴盆的卫生间等潮湿场所等处设置辅助等电位联结。在1类、2类医疗场所的“患者环境”内设置辅助医用等电位联结。

5装配式建筑中的设备安装

本项目地上大量采用装配式建筑，电气竖向干线做集中敷设，方便维修与更换。竖向管道穿越预制构件或设备暗敷于预制构件时，需在预制构件中预留沟、槽、孔洞或套管;电气水平管线当受条件限制必须暗埋时，宜敷设在现浇层或建筑垫层内;如无现浇层且建筑垫层又不满足管线暗埋要求时，需在预制构件中预留相应的套管和接线盒。各个功能单元内终端线路较多时，采用桥架或线槽敷设，较少时统一预埋在预制板内或装饰墙面内。

所有预制墙体上设置的终端配电箱、开关、插座及接线盒、连接管等均由结构专业进行预留预埋，并应采取隔声及防火措施;设备管线穿过预制构件的部位采取防水、防火、隔声、保温等措施。消防线路预埋暗敷在预制墙体上时，采用穿导管保护，并预埋在不燃烧体的结构内，其保护层厚度不小于30 mm。照明、插座管路沿叠合楼板现浇层、预制墙板敷设，吸顶安装的灯具沿预制顶板预埋高桩深型接线盒。预制墙体内的箱、盒及管线和预制楼板内的接线盒（过路盒）等在施工安装前均应预制到位。结构墙接线盒下部在与结构板接茬处预留100 mm×100 mm×80 mm预留洞，用户配电箱、弱电箱、局部等电位箱在结构墙与结构板接茬处预留箱体同宽×100 mm×120 mm预留洞，待现场浇筑结合部混凝土时与现场预埋管进行衔接。

利用装配式建筑物的钢筋作为防雷装置时，构件之间必须连接成电气通路。装配式混凝土结构建筑屋面的接闪器、引下线及接地装置在可以避开装配式主体结构的情况下，参照非装配式混凝土结构建筑的常规做法;难以避开时，需利用装配式混凝土结构剪力墙内部满足防雷接地系统规格要求的钢筋作引下线及接地极，或在预制装配式结构楼板等相应部位预留孔洞或预埋钢筋、扁钢，并确保接闪器、引下线及接地极之间通长、可靠连接。

6结语

本项目在国家规范基础上，以可靠性为核心，设计充分考虑建筑电力、配电、照明和消防系统。充分考虑精神卫生中心特殊的医患需求，确保电气安全，打造安全舒适的治疗环境。通过精确计算，选定合理变压器容量以及独立电源数量，并采用UPS电源和柴发备用，保障供电稳定。创新采用节律照明，模拟自然光，为患者提供温馨治疗环境。同时，重视电气安全，确保接地系统可靠，电气设备安装、控制符合精神专科医院的标准。新建的重性精神疾病诊疗中心，展现我国医疗建筑高水平，为同行提供借鉴。

［1］NHS Estates.Medium secure psychiatric units Design Guide［Z］.1993.

［2］New York State Office of Mental Health.Patient SafetyStandards.Materials and Systems Guidelines［Z］.2023.07.31.

［3］张海波，穆景光.对精神病院病房楼电气设计的探讨［J］.建筑电气，2012（12）：53-55.

［4］中华人民共和国住房和城乡建设部.综合医院建筑设计规范：GB 51039—2014［S］.北京：中国计划出版社，2014.

［5］中华人民共和国住房和城乡建设部.医疗建筑电气设计规范：JGJ 312—2013［S］.北京：中国建筑工业出版社，2013.

［6］中华人民共和国住房和城乡建设部.精神专科医院建筑设计规范：GB 51058—2014［S］.北京：中国计划出版社，2014.

［7］中华人民共和国住房和城乡建设部.精神专科医院建设标准：建标176-2016［S］.北京：中国计划出版社.2016.

［8］中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑电气设计标准：GB 51348—2019［S］.北京：中国建筑工业出版社.2019.

［9］中华人民共和国国家市场监督管理总局.电力变压器能效限定值及能效等级：GB 20052—2020［S］.北京：中国质检出版社，2020.

［10］SIT D，HAIGH S.Use of “lights” for bipolar depression［J］.Current Psychiatry Reports，2019，21（6）：45.

［11］HARB F，HIDALGO M P，MARTAU B.Lack of exposure to natural light in the workspace is associated with physiological，sleep and depressive symptoms［J］.Chronobiol Int，2015，32（3）：368-375.

［12］HAWES B K，BRUNY T T，MAHONEY C R，et al.Effects of four workplace lighting technologies on perception，cognition and affective state［J］.International Journal of Industrial Ergonomics，2012，42（1）：122-128.

收稿日期： 20240611

Introduction to the Electrical Design of the Clinical Diagnosis and Treatment

Center for Severe Mental Illness of Shanghai Mental Health Center

HU Yifeng，CHEN Yitong，CHEN Jiefu

（Arcplus Institute of Shanghai Architectural Design amp; Research Co.， Ltd.， Shanghai 200040， China）

Abstract： This paper focuses on the construction requirements of mental health hospitals in China，and discusses in depth the active exploration of electrical design in improving medical standards.Taking the project of the Clinical Diagnosis and Treatment Center for Severe Mental Illness of Shanghai Mental Health Center as an example，this paper systematically sorts out the current status of the architectural design of psychiatric hospitals domestic and international，and elaborates the implementation details and innovative attempts of electrical design in power distribution，lighting，lightning protection，etc.The results can provide design ideas for similar engineering projects.

Key words： psychiatric hospital power distribution; architectural lighting; rhythm lighting; electrical design of prefabricated building