高校臨建防疫醫院電氣設計要點分析

馮巖冰， 郭宏祥， 高 超， 劉 川

(山東建大建筑規劃設計研究院，濟南 250013)

0 引言

受新型冠狀病毒肺炎疫情影響，各高校積極響應政府部門的要求，合理統籌、協調各自學校疫情防控工作，并積極配合高校新建或改建防疫、隔疫醫療建筑的建設工作。鑒于高校、醫院、臨時性建筑均有屬于自己特有的屬性，而三者在一個特定的時期需要結合，因此，針對該類建筑的電氣設計，筆者從實際出發，通過分析幾個重要的強弱電系統，與同行進行探討。

1 工程概況

本工程位于山東省濟南市長清大學城某高校東南側，位于校園較偏僻、空氣流通較好地段，總建筑面積約2 100m2，地上兩層，其中一層主要為發熱門診、隔離病房，建筑面積約1 400m2；二層主要設置隔離病房，建筑面積約700m2。主體采用高級板房結構，層高均為3.3m。建筑耐火等級二級，室外消防用水量為25L/s。本樓距離校區就近變配電室約150m，距離校區消防控制室約300m，距離校區信息中心約350m。

2 供配電系統

2.1 負荷分級

因沒有規范明確規定，高校內臨建校醫院的各個用電負荷等級應該如何劃分，前期設計依據《教育建筑電氣設計規范》JGJ 310-2013、《醫療建筑電氣設計規范》JGJ 312-2013、《建筑設計防火規范》GB 50016-2014(2018年版)等相關規范標準結合隔疫建筑物的特殊性，將走廊照明，所有消防用電(包括消防風機、應急照明等)，掛號室、藥房、化驗室用電，門診所有照明用電等均按照二級負荷配電，另依據《傳染病醫院建筑設計規范》GB 50849-2014相關規定，室外設置隨時可用的移動式柴油發電機組(額定容量200kW)，待市電不滿足用電要求時，柴油發電機組投入使用，該方案可大大提高該項目的供電可靠性，因本樓用電負荷較小，當兩路市電斷電時室外柴油發電機組可供全部用電負荷用電，不再對三級負荷配電回路進行切電處理(消防時除外)，如圖1所示。

圖1 低壓配電單線系統示意圖

2.2 電力配電系統

本工程由就近變電所引來兩路電壓為220V/380V市電電源，三相四線，選用埋地引入本樓一層配電室，且室外設置一臺可移動柴油發電機組作為備用電源。接地型式采用TN-C-S系統，電源中性保護導體(PEN)在進戶處重復接地，工作中性導體(N)和保護導體(PE)自總箱內開始分開，不再相連，進戶電纜的金屬外皮，保護管與防雷共用接地裝置，要求接地電阻<1Ω。

對于消防及重要負荷、一般照明動力或單臺容量較大的設備，低壓配電系統均采用放射式供電。該供電方式發生故障時影響范圍小、可靠性高、控制靈活，更易于實現集中控制。經前期造價比較，此配電方式相較于樹干式與放射式相結合的配電方式，所產生的費用基本可忽略不計，卻可大大提升項目供電可靠性。

各種消防設備、重要設備用電采用雙電源供電并在末端互投，所有雙回路電源自動切換設備均需設電氣、機械聯鎖裝置，且其切換均要求采用4極PC級ATS。一般照明及動力采用單電源供電。

消防專用設備的過載保護只報警，不跳閘。為消防用電設備配電線路的過載保護僅作用于信號而不作用于切斷線路。經與校方商議，本工程為臨時性建筑物，僅利用上級低壓柜出線處計量表作為總計量裝置，本單體內各級配電箱均不作計量裝置相關設計。無功補償裝置在上級校區變電所低壓側進行，要求補償至cosφ=0.92。

3 照明系統

3.1 照明燈具

本工程照明系統由一般照明、公共照明、應急照明等部分組成，以清潔、明快為原則進行設計，同時考慮到節能，均選用高效、節能型燈具。病房、診室、治療室、檢查室等場所均采用T5細管徑直管形三基色熒光燈，走廊、樓梯間、門廳等公共區域采用LED燈具，潮濕環境使用防水防塵燈具。

要求所有光源顯色指數Ra≥80，病房內光源色溫宜<3 300K，診室、治療室、檢查室等場所光源色溫在3 300～5 300K內。要求LED光源的色度滿足下列要求：(1)診室、治療室、辦公室、病房等房間色溫宜≤4 000K，特殊顯色指數R9應>0；(2)根據《均勻色空間和色差公式》GB/T 7921-2008規定的GIE1976均勻色度表尺圖，在壽命期內發光二極管燈的色品坐標與初始值的偏差應≤0.007；(3)根據《均勻色空間和色差公式》GB/T 7921-2008規定的GIE1976均勻色度表尺圖, 發光二極管燈具在不同方向上的色品坐標與其加權平均值偏差應≤0.004。

消防應急照明、疏散指示標志采用消防專用燈具,LED光源工作電壓為DC 36V，有防眩光措施，燈罩為耐火阻燃材料(非玻璃非易碎材質)，燈殼為金屬材質，燈具有顯示通信狀態的指示燈。

病房、診室、候診室等房間內雖然存在病毒或細菌滋生的可能性，但上述房間內隨時或長期有師生、醫療人員入內，經與校方溝通，不再設置固定的紫外線消毒器或紫外線消毒燈，以免誤操作灼傷相關人員，故采用移動式的紫外線消毒器，作為相關房間的消毒殺菌設備。

3.2 照明標準

表1所示為典型場所照度及功率密度值。

典型場所照度及功率密度值 表1

由表1可以看到，建筑內疏散照明的地面最低水平照度：樓梯間不低于10.0lx；疏散走道不低于3lx。配電室、消防風機房、化驗室等場所備用照明照度值均與平時正常照明照度相同。

3.3 照明控制

一般功能房間采用現場開關控制。走廊、樓梯間等公共區域照明燈具采用燈具自帶雷達感應開關控制，要求感應到附近5m范圍內有人通過時自動感應點亮，感應范圍無人時延時15s自動斷電。該控制方式不但起到綠色節能的作用，更可避免醫護及師生頻繁操作面板開關導致病毒交叉感染。

消防應急照明及疏散照明指示系統采用集中電源集中控制系統。

4 防雷與接地系統

4.1 建筑物防雷

本工程為人員密集的公共建筑物，年預計雷擊次數N=0.0394次/a，為第三類防雷建筑物，建筑物電子信息系統雷電防護等級為D級。應采取防直擊雷、側擊雷和防雷電波侵入的措施，并設置總等電位聯結。

(1)接閃器：經與板房廠家溝通，本工程最上層屋面板采用0.8mm厚鍍鋅彩鋼板，被覆層厚度<0.5mm， 復合壓型鋼板其內襯及下方均無可燃物、屋面所有金屬體均連接成整體，其連接采用搭接、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接，保持永久的電氣貫通，按相關規范要求可直接作為接閃器。金屬屋面、鋼檁條應連成電氣整體，并與作為接閃引下線的鋼柱焊成電氣整體。

(2)接地裝置：利用結構基礎內鋼筋作為接地裝置，將結構基礎鋼筋一律采用焊接、綁扎等可靠的連接方式，且每處鋼筋直徑要求≥16mm，根數≥4根，所有金屬件的連接方式及截面均滿足防雷規范的要求，并與防雷引下線金屬結構焊接連通。要求基礎內鋼筋連成網狀電氣通路，并形成周邊閉合回路，無法形成網狀時應采用40×4熱鍍鋅扁鋼通過焊接方式連接成網；所有引下線在室外地坪下1.0m處引出一根40×4熱鍍鋅扁鋼，伸出外墻的長度宜≥1.0m，供接地電阻不滿足要求時補打人工接地極用。

(3)防雷電波入侵：在進線側設置I類試驗浪涌保護器進行一級保護，浪涌保護器的電壓保護水平值應≤2.5kV，浪涌保護器的每一保護模式的沖擊電流值應≥12.5kA。由室外引入室內或由室內引出室外的電力線路、信號線路、控制線路、信息線路等在其入口處的配電箱、控制箱、前端箱等處裝設適配的浪涌保護器進行保護。

4.2 接地系統

(1)防接觸電壓及跨步電壓：利用建筑物金屬構架和相互電氣連接貫通且不少于10根的鋼柱組成的自然引下線。

(2)接地電阻：應實測≤1Ω，在建筑物四角引下線鋼柱外側設接地連接端子，作為接地電阻測試點，距地0.5m。

(3)等電位聯結：為防止人身觸電的危險，本工程設專用接地保護導體(PE)，并在配電室設置總等電位聯結箱。建筑物內所有設備外露可導電部分和裝置外可導電部分均應可靠接地；浴室等場所設置局部等電位聯結。等電位聯結包括給排水管道、電纜金屬護套、金屬構件等，在各設備機房內設置局部等電位聯結盒，將電源PE導體、各種金屬管道等金屬部件都連接到局部等電位聯結端子排上。

(4)醫療設備防觸電保護：本工程僅作為高校師生疫情隔離及簡易處理醫療場所，不配置2類醫療場所(將接觸部件用于諸如心內診療術、手術室以及斷電(故障)將危及生命的重要治療的醫療場所)，所以對于該類醫療場所不作相關要求，但提出醫療場所的防觸電保護應符合《建筑物電氣裝置第7-710部分：特殊裝置或場所的要求 醫療場所》GB 16895.24-2005以及《醫療建筑電氣設計規范》JGJ 312-2013的要求。

在每個Ⅰ類醫療場所(以接觸部件接觸軀體外部和除Ⅱ類場所外接觸部件侵入軀體的任何部分)，應安裝輔助等電位聯結端子箱，監護、蘇醒和其他病床的床頭多功能控制板應設置接地端子。外界可導電部分、抗電干擾場的屏蔽物、導電地板網格、隔離變壓器的金屬屏蔽層等應實施等電位聯結。醫療IT系統的插座結構應能防止將其用于其他接地系統的電氣設備，或有固定而明晰的標志。電源插座的保護導體端子與等電位聯結母線之間的電阻應≤0.2Ω。

在Ⅰ類醫療場所內采用SELV和/或PELV時，用電設備的標稱供電電壓不應超過交流方均根值25V或無紋波直流60V。TN系統中在Ⅰ類醫療場所中額定電流不大于32A的終端回路，應采用最大剩余動作電流為30mA的剩余電流動作保護器(作為附加防護)。

5 智能化系統

本工程經前期各方商議，智能化設計范圍僅考慮滿足基本辦公、學習、信息發布用的相關系統，具體設計范圍包括信息化應用系統、智能化集成系統、信息設施系統、公共安全系統、機房工程、智能化各系統等。

5.1 信息設施系統

圖2所示為智能化專網拓撲圖。

圖2 智能化專網拓撲圖

(1)綜合布線系統：工作區子系統、水平布線子系統、垂直干線子系統、設備間子系統、管理間子系統。(2)工作區子系統：此系統由終端設備連接到信息插座的連線(或軟線)組成，本項目語音、網絡的工作區子系統采用6類非屏蔽模塊,所有終端插座預埋86盒面板,含信息發布點、數據點、語音點、無線室內AP點，每個終端插座配置1個六類模塊，模塊安裝在單(雙)孔面板內。(3)水平布線子系統：水平布線子系統是整個布線系統的一部分，它將干線子系統線路延伸到用戶工作區。由連接各區域的信息插座至各樓層配線間之間的線纜構成。水平線纜標準長度90m，布線結構采用星型結構，從管理間的配線架起分別敷設兩根非屏蔽六類4對對絞電纜到每個用戶工作區的語音、數據或信息終端。(4)垂直干線子系統：管理子系統由交連、互連配線架、信息插座式配線架以及相關跳線組成。管理間主要分布在各樓層電井內，每個管理間配置1個機柜,樓層語音配線設備和數據設備均安裝在機柜內。水平數據及語音電纜端都采用電子六類快接式配線架。(5)設備間子系統：網絡總設備間位于校區弱電機房，弱電機房與本樓之間敷設兩根6芯萬兆單模室外光纜。

5.2 視頻安防監控系統

本系統對樓內主要出入口、主要通道、各樓層走道或走廊、重要房間(輸液室、藥房、化驗室等)等處進行監控，做到全方位實時監控。主要由前端攝像機、安防系統數據管理服務器、視頻存儲服務器、監控工作站、顯示系統等設備組成。系統采用全數字高清方案，支持數字存儲、集中管理。

所有攝像機均通過學校智能化專網將信號傳輸至校區監控中心，終端采用符合國家標準并經國家公安部設備檢測中心檢測合格的磁盤陣列進行集中錄像，攝像機數據保存30d以上。每天按24 h計算錄像時長，數據可隨時調用，實現數據的長時間存放，采用 D1格式存儲，清晰度一般采用 2M 碼流來進行錄制。

6 結束語