臨海市方艙醫院電氣設計分析

陳偉鋒

浙江省城鄉規劃設計研究院，浙江杭州310030

0 引 言

新冠疫情暴發至今已3年，雖然目前疫情趨勢總體可控，但多地零星疫情反復的現狀仍舊存在，這也對各地后續應對突發疫情的醫療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，又能滿足日后突發公共衛生事件或者進行后續項目改造與轉型的方艙醫院是建筑設計從業者的職責所在。本文從臨海方艙醫院電氣設計者的角度出發，具體論述了方艙醫院電氣設計各個階段中變壓器容量的選擇，設計難點與解決方案，以及驗收交付時的時間節點與注意事項等三方面內容。

1 工程概況

臨海市方艙醫院建設單位為臨海市城市產業發展集團有限公司，建設地點位于臨海市沿江鎮車棣村附近，原臺州市區連接線余溫公路共建段項目部。項目用地規模59 171 m2，總建筑面積25 055 m2，其中包括方艙單元、醫護衛生通過區、清潔物資庫、醫護臨時宿舍、附屬用房等。本工程方艙單元、清潔物資庫主體結構在方艙使用完成后保留，經過改造后作為丁戊類廠房使用，其余醫護衛生通過區、醫護臨時宿舍均為短期臨時建筑。

2 各個階段變壓器容量的選擇

2.1 方案設計階段

首先需要考慮項目用電負荷，根據以往醫院項目的設計經驗，一般醫院初步考慮100 W/m2即2 500 kW 用電量即可。同時，結合室外總平面圖（圖1）進行具體分析，南北長度為500 m，在南側和北側各設2臺630 kVA變壓器，供電半徑較為合理。

圖1 醫院總平面

2.2 施工圖設計階段

供電方案初步確定一周后，結合給排水、暖通等各個專業提供的資料，經過計算分析，用電量仍超出預期，其中，熱水設備用電量為1 200 kW，空調設備用電量為1 200 kW，新風機組用電量為800 kW，排風設備雙電源用電量為350 kW，污水處理站雙電源用電量為100 kW，加上醫護區宿舍用電，方艙區普通照明插座用電，同時考慮方艙區大空間，部分電取暖用電負荷等。按照目前供電方案設計，變壓器容量將無法滿足本項目用電需求。最后選定4臺容量為1 250 kVA變壓器，南北兩側各設置2臺容量為1 250 kVA箱式變壓器（圖2），變壓器負載率75%左右。0.4 kV母線側設無功補償裝置［1］，補償容量不低于配變容量的30%，其中分相補償按30%配置。電容器采用自動投切，補償后的10 kV側功率因數在0.95以上（表1）。

表1 北側1#箱變負荷計算

圖2 室外箱變（2臺1 250 kVA變壓器）

同時配置2臺容量為630 kW 柴油發電機作為應急電源［2-3］，計算書見表2，低壓進線柜預留發電機接口見圖3，在正常電源中斷時自動啟動，在15 s內為以下負載供電：

表2 柴油發電機負荷計算

圖3 箱變局部電氣配置

1）手術室、重癥監護病房、搶救室；

2）醫療功能區的通風系統；

3）負壓病房、負壓隔離病房、診療室、醫護辦公室等配電及照明負荷；

4）真空吸引、污水處理設備等用電［4］。

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3 設計難點及解決辦法

3.1 配電設計

3.1.1 室外配電

本項目地塊狹長，四周除通道外布滿了空調、新風、通風外機設備以及熱水設備?？紤]到工期緊，且設計與現場施工同步進行，需要合理設置室外總箱位置。室外箱變到單體配電間和室外設備總箱預埋套管提前設計并預埋，需考慮足夠多備用預埋套管。配電總箱到各個外機設備采用室外不銹鋼橋架距地0.3 m安裝，方便后期出線靈活調整。

室外設置了很多污水提升泵站，而且比較分散，在南北兩側各設置一個雙電源切換總箱1ATtsb（室外防水等級不低于IP54），11 kW的污水提升泵采用放射式配電［5］，3 kW的污水提升泵采用鏈式配電，鏈式配電不超過三組泵。同時，室外通氣管口處設置高效過濾消毒器，功率幾十瓦，考慮從就近污水提升泵控制箱接一路單相電源。

暖通專業提供資料顯示室外新風機外機功率非常大，單臺設備超過100 kW。經過核實確認，室外新風外機用電負荷同時考慮了空調用電負荷?？紤]新風系統需要雙路電源配電，空調系統單路電源即可，直接用雙電源供電會造成用電量增加。經過協商，最后將新風機組的空調用電負荷和新風用電負荷分開，一臺新風室外機配置兩個電機，負責新風系統的電機雙路電源供電，負責空調系統的電機則采用單路電源供電。

室外預留的移動醫技區需要預留電源，每處考慮80 kW（含CT設備60 kW）。

另外，室外主次出入口處預留崗亭電源，考慮空調及電動門用電負荷。還要考慮電瓶車充電區域，增加一個室外電瓶車充電配電箱，電源從就近物資庫總箱備用回路引。

3.1.2 室內配電

本項目設計方艙單元建筑高度為7.8 m（檐口），單層大空間對橋架、空調風管等短時間內安裝固定造成不便（圖4）。經過溝通，在方艙區內結合床位豎起一根根金屬支架形成內部設備支撐系統（圖5），局部布置空調內機、電氣橋架、智能化線路、預留醫療設施線路等擱置條件，使之方便每個床位。

圖4 方艙區局部電氣干線

圖5 方艙區內部設備支撐系統

配電箱、控制箱宜設置在污染區外，有條件時宜設置于專用房間內［6］，本次設計考慮方艙區內較多小照明配電箱，僅總配電箱按導則要求設置于污染區外專用配電間內，末端照明配電箱按病床分區設置。按清潔區、污染區分別設置配電回路。每個床位設置3個220 V、10 A單相插座并設置壁燈［6］。

在病房、緩沖區、衛生間、走廊及其他需要滅菌消毒的地方設置紫外線殺菌燈，紫外線殺菌燈采用專用開關，不得與普通燈開關并列，并有專用標識。對于公共場所或者有人滯留場所的殺菌燈采用間接式燈具或者照射角度可調的燈具［6］。

線纜槽盒及穿線管應采用不燃性材料［7］，為了便于施工，有條件的場所槽盒及穿線管宜采用明敷方式；穿越隔離墻時，隔墻縫隙及槽口、管口應采用不燃燒材料可靠密封［8］，防止交叉感染。

本工程建筑層高較高，設置了大量電動排煙窗。起初根據廠家提供的資料，每個窗戶需要兩個螺桿，每個螺桿電流1.5 A，一個64 A 控制箱可控制18～22 扇窗戶，線路不超過80 m。3芯6 mm2電纜走橋架接到控制箱，控制箱同時接消防信號線4芯1.5 mm2。最終設計考慮線路損耗按每個控制箱配兩個出線回路，每個回路各控制10扇窗戶。

3.2 智能化設計

根據醫療流程設置出入口控制系統，對負壓病房的醫患通道、污染與潔凈區域進行醫療流線的管理［4］。當出現緊急情況時，門禁應當自動解除。辦公室設置遠程會診系統、視頻會議系統等信息化應用系統［9］。方艙區內設置病房護理系統（圖6），采用局域網和總線結合技術傳輸語音信息和數據信息，主要由護士站主機、床頭分機、呼叫按鈕、模數轉換器等設備組成。系統通過終端設備更新顯示病床區床位一覽及患者信息［10］。

圖6 方艙區病房護理系統

方艙區應設置與本區域疾控中心、上級疾控中心、應急指揮中心、政府相應管理部門等的專用接口，應提供無線網絡接入條件，保證4G或者5G網絡全覆蓋，有條件的場所應增設無線AP實現Wi-Fi全覆蓋［6］。

此外，項目通過建立便捷直觀的可視化駕駛艙和功能強大的管理小程序，配備高效全面的消殺機器人和體貼方便的送餐機器人（圖7）。消殺機器人可以在隔離空間內自主運行，大幅緩解人力緊缺。送餐機器人會自動前往護士站，由護士裝入盒飯，隨后各自前往方艙單元內16條主要過道，自主停留于過道中央，由患者自行前往領取，用時可從人工派發的40 min 縮短到10 min。依托云端智能構架的技術優勢，機器人除了完成各自本職工作，還會自主監測清潔效果，并且主動反饋生成報告，實現無人化運營。

圖7 方艙區智能機器人

4 項目竣工驗收

2022年7月8日初步驗收，根據相關單位提出的意見作相應修改補充。根據工藝布置細化配電平面圖（圖8）。最終，于2022年7月29日上午通過綜合驗收。驗收現場，臨海市城發集團首先對項目整體建設進行了匯報，相關部門及單位負責人分別組成醫療衛健組、建設消防組、環保組等驗收小組，對醫院的功能布局、床單元配置、“三區兩通道”設置、消防、環保、污水處理等情況進行全面檢查。此前，初步驗收中發現的問題均已完成整改，方艙醫院已基本具備交付使用條件。

圖8 工藝布置配電平面

5 結 論

方艙醫院的電氣設計，設計時間通常很緊迫，很多方面無法做到最合理。比如變壓器容量的選擇，本案如果選擇2 臺1 250 kVA、2臺1 000 kVA的變壓器，使負載率在0.82左右可能更加合理。

通過設計這個項目，筆者總結了以下幾點注意事項：

1）首先要明確項目用電需求，熱水考慮何種形式，空調通風是否要考慮無負壓等，不同設備用電量相差比較大。

2）室外道路與單體基本上同時施工，所以室外電氣總圖要先設計出圖，室外電纜井位置和電纜管預埋數量要提前考慮，首先要把單體配電間位置確定好。

3）衛生通過區域后期會根據醫院要求增加很多工藝布置，需要按區域多預留配電箱。在配電間設置雙電源照明總箱，再通過橋架放射式引至各個配電箱。