1 引言
隨著醫(yī)院建筑在我國的蓬勃發(fā)展, 營造良好的設施、幽雅的就醫(yī)環(huán)境、提供優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務已成為醫(yī)院運營所必不可少的手段?，F(xiàn)在的醫(yī)院建設將目前國內(nèi)外先進的供配電技術(shù)、照明技術(shù)、電氣安全技術(shù)等運用于其中, 在提供溫馨、舒適的就醫(yī)和工作環(huán)境的前提下, 降低能量消耗, 實現(xiàn)安全可靠的運行, 使建成后的醫(yī)院高效、穩(wěn)定的運營。
根據(jù)目前調(diào)研的醫(yī)院負荷情況, 醫(yī)院的負荷比例仍然以空調(diào)照明為主體, 醫(yī)療設備用電所占的比例很小, 中醫(yī)眼科醫(yī)院不例外, 空調(diào)(電制冷的) 43 %, 照明35 %, 動力(包括醫(yī)療用電)22 %。醫(yī)院變壓器安裝指標為76VA/m2 。
醫(yī)院供電系統(tǒng)應遵循國內(nèi)供電規(guī)范并參考國際IEC 相關標準進行設計, 將醫(yī)院的供電等級分為一級或二級負荷, 因此電源一般采用兩路10kV 供電。一級負荷采用雙路電源供電。
照度水平在我國執(zhí)行的標準的基礎上有所提高。每個病床有床頭燈, 病房及病房區(qū)設夜間照明燈。眼科醫(yī)院的眼科診室設有可調(diào)光的白熾燈。
中心層流手術(shù)室是一個醫(yī)院的核心, 是醫(yī)院最重要的醫(yī)療機構(gòu), 手術(shù)部的供電照明系統(tǒng)為最重要的供電系統(tǒng)。
數(shù)字檢影成像設備是醫(yī)院的重要醫(yī)療設備。它的配電設計引出了電源內(nèi)阻來校核設備的配電線路截面。
醫(yī)院電氣安全是醫(yī)院電氣設計的一個重要環(huán)節(jié)。低壓系統(tǒng)采用TN —S 系統(tǒng)。醫(yī)院的接地也涉及到病人的安全、設備正常的運行等, 因此中醫(yī)眼科醫(yī)院設計采用防雷接地、電力系統(tǒng)接地、設備保護接地共用接地系統(tǒng)。以下對中醫(yī)眼科醫(yī)院的電氣設計做一系統(tǒng)的介紹。
2 工程概況
某眼科醫(yī)院位于北京市石景山區(qū)魯谷路。醫(yī)療綜合樓建筑面積為21000m2,是一座擁有病床位170 床的以中醫(yī)眼科為重點的專科醫(yī)院。某眼科醫(yī)院的醫(yī)療綜合樓由地下一層、三層A 、B 區(qū)裙房、一層設備層和B 區(qū)四層病房組成。裙房高13.2m , 病房高30.1m 。結(jié)構(gòu)型式A 區(qū)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu), B 區(qū)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu), A 段為獨立基礎, B 段為筏基基礎及獨立基礎。
3 強電電氣設計
3.1 電氣負荷及供電
某眼科醫(yī)院的醫(yī)療綜合樓屬一類高層建筑。
主要用電設備有:冷水機組2 臺;水泵16 臺(其中冷凍、冷卻泵6 臺, 生活泵4 臺、消防泵4臺, 熱交換站2 臺);風機47 臺(其中排煙、加壓風機11 臺, 新風及空調(diào)機組36 臺);電梯8 部及醫(yī)院動力, 照明等設備用電。
以上用電負荷性質(zhì)可分為:一級負荷、二級負荷和三級負荷。該醫(yī)療綜合樓的手術(shù)室、ICU 、急診室、配變電所的照明、應急照明、計算中心、消防用電設備以及故障時必須持續(xù)供電的醫(yī)療設備均為一級用電負荷;生活泵、電梯、排水泵等為二級負荷;其余為三級負荷。
電氣負荷計算采用了需要系數(shù)法并考慮其最大負荷的同期系數(shù)。本工程采用低壓電容器作為無功功率補償, 以提高功率因數(shù)。工程負荷計算如下:
用電設備安裝容量Pe =2164.5kW
計算有功負荷P j =1190.6kW
計算無功負荷Qj =388.4kvar
補償后全院平均功率因數(shù):0.92
全院總的需要系數(shù):0.55
其中一類負荷計算結(jié)果如下:
全院一類用電設備安裝容量P e =390.1kW
一類負荷計算有功負荷Pj =210.8kW
一類負荷計算無功負荷Qj =121.6kvar
3.2 配變電所設計
本建筑為一類建筑, 供電電源采用兩路10kV 專用線路, 電纜埋地敷設進入本樓地下一
層電纜分界室, 作為配變電所高壓柜進線。配變電所高壓柜采用KYN —10 型金屬鎧裝移開式手車柜, 兩路出線供本樓兩臺變壓器兩路出線備用。本樓變壓器為兩臺800kVA 環(huán)氧樹脂絕緣干式變壓器。20 臺低壓配電屏采用GCL1 型抽出式配電屏。
10kV 高壓系統(tǒng)采用單母線分段接線, 正常情況下兩路電源同時供電, 分列運行, 互為備用。10kV 母聯(lián)手動切換, 兩路電源均能承擔100 %用電負荷。配變電所內(nèi)兩臺變壓器, 一臺變壓器給一段220/ 380V 低壓母線供電, 兩段母線間設聯(lián)絡斷路器, 其中一段母線失電后, 母聯(lián)自動投入。中醫(yī)眼科醫(yī)院的高低壓系統(tǒng)圖見圖1 。
在設計變壓器低壓側(cè)出線系統(tǒng)時, 設計采用了能夠快速開斷短路電流并有限流作用的塑殼斷路器。在短路電流上升未達到峰值之前(10ms之內(nèi), 短路電流從零迅速上升到峰值的時間是在短路發(fā)生后的半周波10ms 的時刻), 塑殼斷路器快速開斷。由于采用了具有限流作用的塑殼斷路器, 通過查驗曲線和核實導線, 在選擇設計變壓器低壓側(cè)出線電纜時, 可大大減小電纜截面, 即較小電纜截面的電纜即可通過電纜的短路穩(wěn)定校驗。
電氣系統(tǒng)的無功功率補償我們采用了低壓側(cè)集中無功功率補償, 通過諧波校核, 在電容器回路串接6 %Xc 的電抗器, 以抑制5 次、7 次諧波電流。由于系統(tǒng)采用D , Yn11 接線的變壓器,就限制了3 次諧波注入電源系統(tǒng)。
3.3 配電設計
醫(yī)院用電負荷分成一般照明系統(tǒng)、醫(yī)療動力(插座) 系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)(新風機、空調(diào)機等)、應急照明系統(tǒng)等。
本樓用電設備的電源電壓均為220/ 380V 。其中大型、重要性設備由配變電所放射式供電,
一類負荷均為雙路供電末端自投。冷水機組、真空吸引、X 光機、CT 機等設備主機、中心手術(shù)
部的電力及照明、電梯及屋頂排風機、冷卻塔風機、屋頂照明、中心供應的動力、值班室路燈照明均分別由配變電所低壓配電屏放射式供電;地上部分風機、空調(diào)機、電梯等設備由低壓配電屏采用放射式與樹干式相結(jié)合的方式配電。
本樓A 、B 區(qū)各設有1 個電氣豎井, 其中B區(qū)的電氣豎井由地下1 層至地上7 層均設置, A區(qū)的電氣豎井僅裙房3 層設置。豎井兼作配電間。豎井內(nèi)設有一般照明總箱、應急照明箱、空調(diào)配電箱。其中照明及配電、應急照明及空調(diào)采用樹干式配電方式。低壓電氣豎向系統(tǒng)見圖3 。
大型水泵和風機采用了軟起動器, 通過相位控制降低電動機電壓, 并能在起動時間內(nèi)將電動機電壓提升到電網(wǎng)電壓。軟起動器可以限制起動電流和起動轉(zhuǎn)矩, 從而有效防止機械沖擊以及電網(wǎng)電壓壓降, 使機械設備能夠平穩(wěn)加速, 延長了機器的使用壽命。
在檢驗科、中心實驗室等用房設置了沿墻敷設的電氣組合線槽, 并將電源斷路器設置其上,
以適應實驗室用電設備多、用電變化多的要求。
一般配電及照明線路采用隔氧層阻燃交聯(lián)聚乙烯電力電纜(GZR —YJV —0.6/1kV -), 導線采用BV 型銅芯導線;一級用電負荷的配電干線采用隔氧層耐火交聯(lián)聚乙烯電力電纜(GNH —YJV —0.6/1kV -), 導線采用ZR —BV 型銅芯阻燃導線。從配變電所引出照明、應急照明和動力干線電纜, 走地下夾層, 沿封閉電纜橋架引至電氣豎井、空調(diào)機房或用電設備;一般用電設備的電纜和一級用電設備的電纜分開, 分別用電纜橋架敷設, 一級用電設備的電纜橋架金屬構(gòu)件的外表面應加符合國家有關規(guī)范的耐火涂層。中間豎井內(nèi)的照明、應急照明和設備層以上病房樓空調(diào)采用密集型插接式保護母線, 通過插接箱向各層配電箱供電。從電氣豎井內(nèi)一般總配電箱引至各層分配電箱的線路沿金屬線槽在吊頂內(nèi)暗敷;從電氣豎井內(nèi)應急照明總配電箱引至各層分配電箱的線路穿鋼管在墻及結(jié)構(gòu)內(nèi)暗敷;中心手術(shù)部及設備層內(nèi)一級用電負荷的配電干線沿金屬線槽在吊頂內(nèi)暗敷, 或沿電纜橋架在設備層明敷, 此類電纜橋架, 金屬線槽等金屬構(gòu)件的外表面應施加符合國家有關規(guī)范的耐火涂層。從各分照明配電箱和各分動力配電箱引出的分支線路應穿鋼管在吊頂內(nèi)或結(jié)構(gòu)內(nèi)暗敷。插座及危險場所配電回路應安裝漏電保護器。
3.4 照明設計
3.4.1 照度標準
由于經(jīng)濟發(fā)展水平的差異, 我國與國外發(fā)達國家的醫(yī)院的照度標準相差甚遠, 發(fā)達國家的照度標準約是我國現(xiàn)行標準的5 ～ 10 倍。為了體現(xiàn)現(xiàn)代化醫(yī)院的良好形象, 結(jié)合本工程的具體情況, 照度水平在我國執(zhí)行的標準的基礎上有所提高。
(1) 手術(shù)室 500lx
(2) 診斷治療室、護士站、藥房 300lx
(3) 醫(yī)生辦公室、CT 室、中心供應 200lx
(4) 病房 100lx
(5) 夜間守護 5 ～ 10lx
(6) 大廳 300lx
(7) 候診室 150lx
3.4.2 設計中注意醫(yī)療功能性用房照明的特殊要求
診室、病房、急診觀察室、治療室等處采用高顯色熒光燈, 以便于觀察病人的情況。色溫在3500K 左右。病房、急診觀察室、手術(shù)室、治療室等處的頂燈采用漫反射式燈具, 以減少眩光。手術(shù)室、中心手術(shù)部清潔走廊、污物、洗消等處設置電子滅菌燈。測聽室的照明采用白熾燈。眼科暗室采用可調(diào)光的白熾燈。每個病床有床頭燈, 病房及病房區(qū)設夜間照明燈。
3.4.3 其他燈具選型及安裝
配變電所、強弱電豎井、病房值班及電梯機房等無吊頂?shù)姆块g采用控照式熒光燈鏈吊安裝;夾層和設備層采用控照式熒光燈吸頂安裝, 地下一層水泵房、冷凍機房及熱交換間采用壁裝投光燈?？照{(diào)機房采用控照熒光燈壁裝;樓梯間和雨棚等處采用1 ×60W 斜扁圓吸頂燈;淋浴、開水間采用吊裝防水防塵燈管。首層急診、兒科及大堂雨棚采用節(jié)能筒燈吸頂安裝。手術(shù)室、口腔診室及修復診室等采用棱晶面罩熒光燈嵌頂安裝;病房采用棱晶面罩熒光燈吸頂安裝。熒光燈管采用高顯色熒光燈管。辦公室、診室、化驗、掛號、收費、藥房及病歷等房間采用2 ×36W 格柵熒光燈嵌頂安裝。洗消、備餐及消毒等潮濕環(huán)境場所采用密閉式熒光燈吸頂安裝。走道采用2 ×18W 格柵熒光燈嵌頂安裝, 候診、大堂及衛(wèi)生間等處采用3 ×18W 格柵熒光燈嵌頂安裝。病房設置地腳燈。
各強電豎井內(nèi)均設有應急照明配電箱, 其電源由配變電室提供兩路電源末端切換, 為疏散通道及人員密集的門診樓內(nèi)的應急照明提供可靠電源。為便于疏散, 在疏散走廊和樓梯間設有明顯的疏散指示燈和安全出口燈。
3.5 手術(shù)部的配電系統(tǒng)
本工程中心手術(shù)室集中在地上3 層, 共有手術(shù)室4 間, 四間均為千級。
中心手術(shù)室是一個醫(yī)院的核心, 是醫(yī)院最重要的醫(yī)療機構(gòu), 手術(shù)部的供電照明系統(tǒng)為最重要的供電系統(tǒng)。手術(shù)部配電設計以滿足手術(shù)部用電需要,安全供電為目的。
(1)系統(tǒng)
根據(jù)規(guī)范規(guī)定, 手術(shù)室配電、照明均按照一級負荷配電, 應采用雙路供電電源, 并且兩路電源有自動切換功能。中心手術(shù)部設有專用雙路電源自動切換配電柜, 從專用配電柜向各個手術(shù)室配電箱放射式配電。雙路電源從配變電所低壓配電屏直接引入。
手術(shù)部潔凈空調(diào)集中在設備層, 設有專用配電柜, 雙路電源從配變電所
