醫療建筑供配電設計探討

林坤河

(福建省建筑設計研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

醫院作為保障人民健康的重要單位，得到了各級政府的高度重視，每年投資建設的醫療建筑不計其數。醫療建筑由于所其承擔任務的極端重要性，兼具使用功能多樣性和復雜性的特點，該類型建筑設計與其它類型建筑差異較大，是民用建筑領域中設計難度較大的建筑類型。如何做好醫療建筑設計，為病患和醫護人員提供舒適和安全的環境保障，為病患的生命安全保駕護航，是設計人員要認真思索總結的重要課題。

醫療建筑的供配電設計作為醫療建筑設計的重要組成部分，不僅要考慮為醫療建筑及醫療設備提供可靠的電源，同時，隨著社會經濟的發展以及醫療設備的科技化，醫院的供配電設計必須具有前瞻性，綜合考慮未來該類型供配電醫療建筑的發展態勢，使設計能有冗余度，滿足未來醫療建筑的不斷擴建、改建或升級。

基此，本文擬從負荷等級、醫療場所分類、照明回路設計、手術室供電可靠性、門診手術室及重癥監護病房配電、醫療建筑特殊場所用電容量預留等幾個方面，探討醫療建筑供配電設計。

1 負荷等級

負荷等級的確定是醫療建筑供配電設計的首要工作。其等級劃分的考慮因素，主要是根據供電可靠性的要求不同，從中斷供電在對人身安全、經濟損失造成的影響程度大小進行分類[1]。一般分為4種，具體如表1所示。

表1 負荷分級說明及供電要求

醫療建筑中安全性要求很高，涉及需提供一級負荷及以上等級的場所較多，設計時需要嚴格根據規范要求確定用電負荷等級。筆者根據《醫療建筑電氣設計規范》(JGJ312-2013)[2](以下簡稱《醫電規》)中的規定，將醫療建筑中采用一級負荷及以上等級供電的常見場所列舉如表2所示。

由于空調系統在如今醫療建筑中已大量普遍使用。其供電的可靠性如何，能否保證穩定使用，很大程度影響醫院在正常救護工作中的效率，嚴重的甚至危及病患的生命安全。比如急診室,由于使用功能的特殊性，經常需要24小時全天候使用；并且，醫患人員停留的人數較多,停留的時間較長,若在夏季室內溫度較高時，發生空調系統斷電，將對醫護人員的救護工作產生極大的影響。因此,可靠的空調系統配電是支持醫護人員正常開展醫療救護工作的重要保障。在采用一級負荷以上等級供電的重要場所,其空調系統的供電建議按一級負荷供電。

此外，當遇到不同規范對于相同等級負荷的技術措施要求不同，建議從嚴執行設計。例如，根據《10KV及以下電力用戶業擴工程技術規范》(DB35/T1036-2019)要求，一級負荷供電除正常雙重供電電源之外，應配備自備發電機等應急電源，二級負荷供電除雙回路(公共電網)外，宜配置柴油發電機組，并和小區的正常供電電源有可靠的連鎖[3]。依據《醫療建筑電氣設計規范》(JGJ 312-2013)第4.4.1條規定：三級醫院應設置應急柴油發電機組，二級醫院宜設置應急柴油發電機組[2]。

2 醫療場所分類

不同醫療場所對電氣安全防護的要求差異較大，在進行建筑供配電設計時對應采取的措施也不同。因此，設計前將醫療場所根據對電氣安全防護要求進行分類，是一項基礎性的工作。

根據《醫電規》規定，按照防護要求的程度不同，將醫療場所分成3類。主要區分為：0類，不使用醫療電氣設備接觸部件的醫療場所；1類，醫療電氣設備接觸部件需要與患者體表接觸的醫療場所；2類，醫療電氣設備接觸部件需要與患者體內接觸、γ手術室以及電源中斷或故障后將危及患者生命的醫療場所[2]。

《醫療建筑電氣設計規范》中所規定的醫療場所分類及其它筆者建議劃分的情況，醫療場所分類如表3所示。

表2 需采用一級負荷及以上等級供電場所

表3 醫療場所分類表

3 照明供電回路設計

《綜合醫院建筑設計規范》第8.4.5條規定，1類和2類醫療場所內，宜提供2個不同電源的照明回路；同時，第8.5.2條第4款規定，在1類醫療場所，每個房間宜有1個由安全電源供電的燈具，例如病房屬于1類場所，對于病房照明，需提供2個不同的電源回路；該2個電源，一個為普通電源回路，另一個回路為安全電源回路[4]。照明供電回路設計常見有兩種方案，如圖1所示。

(a)方案一 (b)方案二圖2 手術室UPS設計方案對比

(a)方案一 (b)方案二

方案一：病房內的吸頂燈由電源回路一供電，治療帶上的床頭燈由電源回路二供電。

方案二：病房內的吸頂燈一盞從電源回路一供電，一盞從電源回路二供電。

經過比較分析，建議采用方案一實現1類場所提供2個不同電源的要求，并且一個房間內的同類型照明采用同一回路，以便燈具損壞需要維修時能夠斷開該房間所有照明回路，避免產生一個回路斷電而另一個回路還沒斷電的情況，確保維護方便與用電安全。

4 手術室供電可靠性

根據《醫療建筑電氣設計規范》(JGJ 312-2013)第3.02條及表3.0.2規定,手術室屬于2類場所，對于涉及生命安全的電氣設備及照明的斷電時間應≤0.5s；根據《醫療建筑電氣設計規范》JGJ 312-2013第4.4.6條要求:當中斷供電時間≤0.5s的一級負荷中特別重要的負荷，應設不間斷電源裝置UPS，且宜采用在線式UPS；當不間斷電源裝置UPS在TN-S系統中設置時，不間斷電源裝置UPS的輸出端為三相時，應加裝隔離變壓器，不間斷電源裝置UPS輸出端中性線應做重復接地。

圖2為手術室兩個UPS設計方案對比，在一防火分區內設置6間手術室時，UPS可采用集中設置的形式(方案一)，也可采用分散設置的形式(方案二)，根據《醫療建筑電氣設計規范》(JGJ312-2013)第5.2.2條要求，總配電柜應設在非潔凈區。每間手術室應設置一個獨立的專用配電箱，且手術室專用獨立配電箱應設置在手術室的清潔走道，不得設置在手術室內。那么，采用方案一不間斷電源裝置UPS集中設置，能設置不間斷電源裝置UPS，便于管理維護，可靠性較高，且總的容量比分散設置的UPS總容量小，但當電池老化或不穩定而需要進行維修時，費用較高，且影響面較大。采用方案二UPS分散設置，因每個UPS需在非潔凈區設置一個配電間，所占用的建筑面積比較大，且不便于管理維護，可靠性不高，優點是當某一個UPS故障時，維修費用比較低，且影響面較小。

5 門診手術室、重癥監護病房配電

根據《醫療建筑電氣設計規范》(JGJ 312-2013)第5.4.4條要求：“2類醫療場所除手術臺驅動機構、X射線設備、額定容量超過5KVA的設備、非生命支持系統的電氣設備外，用于維持生命、外科手術、重癥患者的實時監控和其他位于患者區域的醫療電氣設備及系統的回路，均應采用醫療場所局部IT系統；” 根據《醫療建筑電氣設計規范》(JGJ 312-2013)第5.4章節的要求，2類醫療場所當設置局部IT系統時，局部IT系統隔離變壓器的一次側和二次側應設置短路保護，不應設置動作于切斷電源的過負荷保護，2類場所的IT系統內的插座箱、插座組、應至少由專用的兩回路供電，每個回路均應設置獨立的短路保護，且宜設置獨立的過負荷報警。局部IT系統的醫療場所插座應由固定的明顯標志。

但是，在電氣設計過程中，經常能碰到在門診樓內設置了一間門診手術室，或者在病房樓病房內設置一間重癥監護，在婦產科設置分娩室，根據規范要求，這些特定的醫療場所，應采用局部IT系統[5]。當這些特殊的醫療場所采用局部IT系統進行設計時，電氣設計人員在方案設計、初步設計或施工圖設計階段與建筑、結構等其他工種應密切配合，考慮設置2個配電箱，一個配電箱用于門診手術室設備用電(采用UPS供電)，且前端采用2路專用的供電回路供電，一個配電箱用于其他普通用電；2個配電箱位置盡量考慮設置在這些醫療場所附近。如果層配電間面積足夠放置3個配電箱且距離這些醫療場所不遠，可設置在配電間內；若配電間距離這些醫療場所較遠，建議在這些醫療場所附近設置一間4m2有效面積的配電間，圖3為手術室配電箱系統示意圖，圖4為手術室照明、插座平面示意圖，表4為設備圖例表。

圖3 手術室配電箱系統示意圖

表4 設備圖例表

圖4 手術室照明、插座平面示意圖

6 特殊場所用電容量預留

醫療建筑設計經常碰到一些特殊的場所，由于工藝的特殊性，這些場所是由凈化公司或防護專業廠家進行設計，但是在擴初設計及一次設計時，這些特殊醫療場所的用電量需在前期預留到位，以便于后期專業廠家根據醫院用電容量需求進行深化設計，盡量避免增容現象發生。表5為多個項目設計經驗所得的用電量指標，可供參考。

表5 醫療場所用電容量預留建議表 W/m2

7 結語

由于現代醫療建筑的復雜性、功能繁多、設計難度較大。 筆者通過對參與過的醫療建筑電氣設計項目進行梳理，對比分析了不同設計方案中的優缺點，闡述了醫院建筑電氣設計中負荷等級劃分，醫療場所分類，手術室供電方式及特殊部門如檢驗科、廚房用電量預留、門診手術室等一些實踐操作心得體會，與同行探討，希冀能發揮他山之石作用。