和其他民用建筑相比,医院具有一定的特殊性,所以对医疗工程的设计也会比较特殊,建筑的电气系统会有较高的复杂性,必须遵守人防的特殊要求,以及满足医院战时急救的需要。因此,建筑的电气设计应综合分析医院急救的要求,并满足人防的特殊需要,保障医院能稳定运行。
1医疗建筑变压器设计容量研究
医疗建筑的变压器容量与医院所在区域、建筑规模、具体功能、医院的类型(综合还是专科)、医院的级别、空调方式、冷源条件等相关。可以看到,影响医疗建筑单位面积变压器安装容量的因素有:(1)医院所在区域。有些地区夏季比较炎热,冷机容量大,其医院的单位面积变压器安装容量会稍高一些。(2)医院的类型。比如专科医院的单位面积变压器安装容量会比综合医院的稍低一些,但是肿瘤医院的电量不低。(3)医院的级别和规模。级别低的医院及面积小的医院,其单位面积变压器安装容量会稍高。(4)医院建筑和医养建筑比较,医养建筑单位面积变压器安装容量会稍低。
2医院人防工程电气设计基本要点
2.1负荷分级和供电措施
因人防医疗工程的设备比较多,伤病员、医务管理人员也很多,人员流动性较大,所以对用电的可靠性、安全性有较高要求。而负荷分级和使用合适的供电措施是确保供电系统稳定运行的重要基础。在具体设计中,需要遵循设计规范的要求展开设计工作,保证人防系统中各种设备的正常运行能得到满足。人防医疗工程战时的主要电源是城市电力系统电源,而急救医院的设备比较多,同时需承担重要的医疗急救任务。根据目前的调研结果,在投入使用后,人防建筑的变压负荷使用率一般在40%~60%之间,主要负荷都来自于医院的大型变压设备。而且,季节会导致医院的负荷不同,所以变压器的符合率也会受到季节的影响。为确保电源的可靠性,两路电力系统电源应在平时引接施工到位。战时当一路电源损坏时,必须保证有一台柴油机组正常运行,与另一路电源同时供电。急救医院的柴油发电机组可兼作平时应急电源,故平时需安装到位。另外,战时不允许停电的特殊医疗设备需设置UPS蓄电池组。
2.2 UPS不间断电源设置
人防工程设计要针对其特殊性专门设计自动报警系统和自动启动装置,监控机组的运行状态,一旦机组出现故障能自动启动。说如果出现停电,必须在0.5秒内恢复负荷,由于柴油发机启动需要一定时间,所以为了满足启动速度的要求,则使用UPS不间断电源过渡,保证电力的稳定切换,同时满足持续供电的要求。UPS电源的不间断供电需要达到半小时时间,但是设计过程中不能单纯重视UPS系统的性能,也要注意UPS系统所在房间的散热水平,避免UPS系统温度过高导致不能启动或性能下降。所以需要在UPS系统所在房间专门配置空调,防止出现高压或高温工作环境,提升设备的稳定性,空调的功率设置应该以UPS系统的发热量作为基础,满足保温和温度调节的需求。
2.3不接地系统的绝缘监测设计
人防医疗工程的电气设备具有较高的运行功率,运行过程中也具有一定的危险性,比如可能会受到雷击导致系统损坏,或者出现电流泄露的问题,导致患者受到伤害。为了限制和皮肤接触的电流大小,而且能在不间断电流设计下具有较低的漏电几率,可以使用IT系统来对故障电流进行控制。比如建立负荷监控系统、变压器温度监测系统、隔离变压器系统,对电力系统合理配置绝缘监视仪,有效控制监控系统的绝缘阻值。
2.4手术室配电
每个手术室都要有一个独立的专用配电箱,配电箱应该在手术室清洁走道上设置,配电箱需要设置在手术室的走道上,不能设置在手术室内。由于手术室属于二类医疗场所,所以可以使用局部IT供电的方式,并且设置市电和人防电站双电源末端自动切换,设置UPS电源专用配电箱隔离IT系统供电,还要设置隔离变压器过载负荷,以及设置绝缘故障监测系统,在手术室外的走道配置配电箱。
3电气设计和设备的选择
3.1接地系统及等电位联结
按照GB51348—2019《民用建筑电气设计标准》,医院除设总等电位联结(MEB),在手术室、CCU、ICU、DSA、抢救室等均设置局部等电位联结(LEB)。2类医疗场所(医疗场所类别划分和安全供电级别划分示例表详见JGJ312—2013《医疗建筑电气设计规范》表3.0.2)的端子排设于配电箱下部的单独空间。局部等电位的范围包括PE线、设备金属外壳、金属管道、金属框架、病床金属框架等。IT系统内的局部等电位联结不应与TN系统的PE线有任何通路联结,具体可采用如下方法:在结构板上做绝缘层,然后在上面做细石混凝土垫层,在垫层内按铺设钢筋网形成均压网,均压网对角线两处用镀锌圆钢,在距地30cm作转接盒,再用BVR-25的铜导线接到局部等电位联结端子板,均压网垫层内不应再敷TN系统的任何金属管线。IT系统与TN-S系统应共用同一个保护接地装置,做局部等电位联结时,两者的PE线应接至同一LEB端子排,以最大限度地避免出现电位差。
3.2局部IT系统
国内医院手术室、ICU(CCU)等处设置的医用IT系统,隔离变压器一次侧、二次侧电压通常为单相220V。IT系统为中性点不接地系统。在医院2类系统需要与患者体内接触以及电源中断或故障后将危及患者生命的医疗场所,应设置局部IT系统。如急诊抢救室、重症监护室、手术室、DSA等。在手术室附近设一台单相隔离变压器,额定容量0.5~10kVA;每间手术室独立设置一台单相医用隔离变压器,手术室内宜设多处单相IT系统插座箱。IT系统插座插孔的布置形式应区别于TN-S系统,或有永久性明显标志。CCU(ICU)可分区域设医用隔离变压器,在每张病床处设单相IT系统插座箱。每个医用IT系统必须设绝缘监视装置,在绝缘电阻降至50kΩ时发出声光报警,声光报警应设于护士站医护人员可见的墙上。在局部IT系统以外的普通插座回路及医疗设备供电回路上应设剩余电流保护动作与切断电源。
3.3医用IT系统与电气分隔
医用IT系统与电气分隔的异同点:保障人身安全的原理不同,医疗IT系统适用于保障人身安全及供电连续性场所,电气分隔主要侧重于保障人身安全。
3.4其他设备
照明回路:在1类或2类医疗场所内,应配置两个不同电源,其中一个为应急电源。开关设备和控制设备:每个终端设备需设置短路保护和过负荷保护,医疗IT系统的变压器进出线不允许装设过负荷保护。插座回路:用于2类医疗场所的医疗IT系统,至少有两个独立回路供电的多个插座;每个插座各自装设过电流保护;IT系统插座插孔布置的形式应能防止TN-S系统或TT系统用电设备的插头插入,或者其应具有明显的永久性IT系统标志,以防误插。
结语
医院建筑由于其本身功能的特殊性和复杂性,使其对电气设计有严格的要求。病人行动不便,包括对电击在内的各种危险情况反应迟钝,电击的后果往往比较严重。所以保证医疗设备的可靠、安全用电是每个设计人员的首要任务。
参考文献
[1]王厚余.医院中的电气安全要求[J].建筑电气,1993(4):4-8.
[2]民用建筑电气设计标准:GB51348—2019[S].
[3]蔡红.浅谈医院电气可靠性和安全性设计[J].建筑电气,2006(8):29-32.