浅谈三甲医院内科综合病房楼的电气设计

黄海铃

(机械工业第一设计研究院厦门分院 福建厦门 361004)

浅谈三甲医院内科综合病房楼的电气设计

黄海铃

(机械工业第一设计研究院厦门分院 福建厦门 361004)

通过综合病房楼的具体设计实例，围绕医院供电系统，配电系统，建筑照明，电缆及其导线的选用原则，谐波治理，电气安全与接地系统等方面进行论述医院建筑的电气设计。

综合病房楼；供配电系统；建筑照明；电气安全与接地系统

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1 医院的分类和规模

医院的建设规模，按照病床数量可分为200，300，400，500，600，700，800床7种；按照功能划分，一般分为门诊、医技、住院、行政办公及服务性用房；按照医院的综合水平，我国的医院可分为三级10等，即一、二级医院分别分为甲、乙、丙3等，三级医院分为特、甲、乙、丙4等。

本次介绍的工程为厦门市某三级甲等医院的内科综合病房楼，总建筑面积约6万平方米, 地下两层，地面二十三层，建筑高度95.8m, 建筑定性为一类高层综合楼，耐火等级为一级。本次设计的病房楼的病床数量为555床(未来发展为593床)。

功能布局为：地下两层为设备用房和车库，一至四层为门诊、医技，五层主要为血液透析，六层为骨髓移植病房，七至十四层为普通病房，十五到二十二层为高级病房，二十三层为厨房、餐厅、健身房。

鉴于该医院规模宏大，功能复杂，笔者主要从建筑供配电、建筑照明以及电气安全与接地系统等方面论述医院的电气设计。

2 供电系统

2.1 负荷分类

按照我国现行医院等级标准，医院用电负荷的供电等级一般为一级或二级负荷。随着科学技术的发展，医院的用电设备越来越多，越来越精密，对用电的要求也越来越高。为了确保医院供电的安全性、可靠性，根据医院的规模采用以下几种供电方式：

1)对于特级及三级医院，采用两路10KV电缆专线供电，自备柴油发电机，重要设备末端采用UPS或EPS供电。

2)对于三级医院，采用两路10KV电缆专线供电，重要设备末端采用UPS或EPS供电。

3)对于二级医院，采用两路10KV电缆供电或一路10KV电缆专线供电、一路低压供电。

4)一级医院，采用一路10KV供电，重要设备末端采用UPS或EPS供电。

根据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T 16-2008附录A的规定，本工程的医疗用电负荷(走道照明及百级洁净的骨髓移植病房空调系统，急诊室、检验、药库等电力照明用电)定性为一级负荷中的特别重要负荷；一般诊断用CT及X光机电源及高级病房照明用电定性为二级负荷。

2.2 供电电源

为了保证供电的可靠连续性，从院区的10kV变配电所(三路高压进线)的10KV不同母线段分别引来两路电源，两路10kV电源同时工作，100%互为备用。

为确保消防设备，应急照明，医疗设备及重要场所的医用照明的供电可靠性，本工程在地下一层设一主用功率为600kW(750KVA) 三相风冷式柴油发电机组作为自备应急电源。

弱电系统、急诊科等特殊用电设备，自行单独设置EPS不间断电源做备用电源。

2.3 负荷估算

影响用电负荷的因数主要有照度标准、空调、水泵、电梯、风机、医疗设备的配置等。目前我国医院设计的用电负荷总体上是以空调照明为主体，医疗设备用电所占的比例很小，其中空调约占50%，照明30%，动力包括医疗用电20%。医院与住宅不同，其用电负荷与医院的级别和类别有关，与医院所处的城市、地域关系不大，宜按使用功能(门诊、住院、检查)分别计算负荷。我国医院变压器安装指标一般为在65～75VA/ m2左右。

本工程因地方有限，不能采用多台变压器，经计算在本栋大楼的一层设置两台接线方式为DYn11，Uk=6%，2000KVA的干式变压器，变压器的负荷率为83.6%。

3 低压配电系统

根据医疗建筑负荷的特殊性并考虑到医院的可持续发展，参考《综合医院建筑设计规范》可把用电设备分为几个供电系统：一般照明、应急照明、电压波动小的一般医疗用电(插座)负荷、电压波动大的医用数字检影成像系统设备、空调及动力负荷，应根据负荷性质采用不同的供电方式。

3.1 一般照明系统

医院照明设计应主要考虑病人与医护人员的需求。良好的照明环境能够舒缓病人的不良情绪，使病人能安心的等待就诊和治疗，为治疗带来积极的效果；同时也能保证医务工作者能高效快捷的完成各项工作，缓解医护人员精神及身体的疲劳。因此，要充分考虑各类不同场所的功能，结合自然采光等因素，采用合适的灯具及合理的布灯方式，控制方式来满足使用要求并达到节能效果。本工程按照《建筑照明设计标准》(GB50034)和照明设计手册(第二版)中规定的照度标准值和照度功率密度进行设计,具体详见(表1)，医疗用房应采用高显色照明光源，采用带电子镇流器的三基色荧光灯。

表1 医院建筑照度标准要求

3.1.1 一层的大厅、挂号厅、取药厅以及各层的候诊厅等场所是人员较集中的地方，病员从挂号开始候诊、治疗、缴费、取药需要等待一个较长的时间，为了给病员创造一个安静的气氛，本次设计选用的是以简洁明快的三基色荧光灯为主。

3.1.2 三层的放射科，放射室的设备容易给病员造成一种压抑感，为了尽量创造一个舒畅、轻松的气氛，除工作照明外，设计预留一部分的回路用于装饰设计时的壁灯使用。X光检查室照明要满足机器维修、调试时所需要的照度，设计按照200LX进行设计，透视检查时室内不需要太高的照度，可根据需要进行有级调光控制，使病员的视觉有一个明暗适应的过程。X线诊断室、电脑断层摄影等房间，设置防止误进入的LED红绿信号指示灯标志和防止误入室内的安全装置，其电源信号与机组连通，标志灯的开启由设备的操纵台控制。放射线室为了避免给病员造成眩光，灯具不应布置在机器的正上方，灯具采用在设备的四周均匀布置。

3.1.3 二到四层的各科诊室，采用三基色荧光灯，色温采用4000K左右，顶灯采用漫反射型灯具，以减少眩光。诊室的检查治疗设备一般都配备照明工作灯，因此，诊室内每个诊位处，均设置2～3个供检查治疗仪器使用的插座，同时各个诊室根据需要预留有移动紫外杀菌灯和看片灯的电源，紫外杀菌灯安装功率密度按照1.5～3W/m2。

3.1.4 五到二十二层的病房，病房是病人进行诊治康复的场所，主要由各类病房、病房走廊及护士站三部分组成。

(1)病房照明应满足治疗、护理及病人康复的要求，一般应考虑如下几点：①设置治疗和护理用的照明灯光不应对病人产生眩光。②设置地脚夜灯，一般距地面0.3～0.5m，供夜间医护人员查房护理时或病人夜间使用，光源采用白光LED。③设置局部照明灯，采用一床一灯的方式，本次设计灯具设置在治疗带上，床头部位照度不应大于0.1LX，儿科病房不应大于1LX。对床头灯的供电回路加设剩余电流动作保护。儿科门诊和儿科病房的电源插座及开关的安装高度为离地面不得小于1.5m,病房内离最近病床的水平距离不得小于0.6m。④病房的顶灯不宜安装在病床的正上方，以免对病人产生眩光。对于病床单侧排列时，在护理通道上设置顶灯；病床双侧排列时，在中间通道设置顶灯；病床有滑动式围帘的时，除设置床头灯外，通道和病床的上方应分别设置顶灯。灯具采用带电子镇流器的三基色荧光灯，灯具亮度不宜大于2000cd/ m2，色温在3000K左右。

(2)走廊照明与其相邻房间的照明相协调，使人们通过走廊进入房间时不会感到太大的照度差异，因此走廊的照度不应低于病房照度的70%。同时为了夜间灯光不能射入病房内，影响病人的休息，灯具应布置在两病房门之间，不应布置在正对门和门上方的位置。为了对走廊进行集中控制，灯具的控制开关，集中设在护理站处。

(3)护士站是诊断、治疗、护理准备和处理日常医疗事物的场所，也是护理人员与病人联系的枢纽，照明应给人一种明亮洁净的光环境。除了设置日常工作的荧光灯外，还应在护理工作台上方或侧墙设置夜间工作灯。护理站采用带电子镇流器的三基色荧光灯。

3.2 应急照明系统

在五层的血液透析、治疗室、药房等房间，楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间及其前室、合用前室、建筑物疏散通道等人员密集的场所指及消防控制室、变配电室、水泵房、发电机房等发生火灾时仍需坚持工作的房间均设置应急照明，其应急供电转换时间不应大于5S，以上场所的灯具均采用自带蓄电池供电。根据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008附录A的规定医疗区的走道照明也定为一级负荷。

应急照明配电箱由双路电源供电，并进行末端互投。

3.3 医院重要设备供电系统

重要医疗设备、数字胃肠、DR/X光室、电脑断层摄影等医疗装备用电，五层的血液透析中心的电力及照明，六层的骨髓移植病房的空调电源均为一、二级负荷，由变电所不同的低压母线段两路电源供电，末端自动互投。

屋顶的空调风冷机组、电梯、正压送风，排烟风机等也分别从变配电所低压柜放射式供电到末端，消防设备两路电源在负荷末端互投。

楼层医疗照明用电和医疗动力电源插座由设在各层的医疗动力双电源配电总箱引接。在各层公共走廊部分设置一定数量的清扫用插座。同时为了避免二次污染，公共场所的卫生间以及各个诊室的水龙头均采用自动感应式。

因该医院为三级甲等医院，病人及其家属有可能来自不同的地域，根据业主要求病房及护士站的所有插座均采用万用孔。

当特殊医用设备的额定电压不是标准电压(380/220V)时，另外配备专用变压器。

3.4 配电设备及布置

在每层的配电间内，设有楼层照明配电总箱、应急照明配电总箱、空调通风动力配电箱、医疗用电双电源切换配电箱、耐火母线、预分支电缆和电缆桥架及管线等。各层的所有配电箱均按防火分区，并结合使用功能来设置，其分支线路的供电半径不超过100m，低压配电级数不超过三级。

在各护理单元的走廊和负荷较集中的房间内设医用电源插座箱，医疗动力电源引自双电源切换配电箱。

4 电缆及其导线的选用原则

医院建筑火灾危险性大，施救及疏散困难，又有大量的可燃物存在，因此防火要求高。该医院建筑类别为一级，火灾自动报警保护对象分级为一级，故消防设备供电干线及其分支干线选用低烟无卤阻燃B级耐火交联乙烯绝缘交联乙烯护套电线电缆，应急照明主干线采用低烟无卤阻燃耐火型预分支电力电缆，支线采用低烟无卤导线；医疗用电设备和其他系统二三级负荷的线缆均采用低烟无卤阻燃B级交联乙烯绝缘交联乙烯护套电线电缆。

5 谐波治理

本工程变压器接线采用D,yn11,可有效抑制3次谐波；变配电所内设置无功补偿及无源滤波柜，串联电抗系数P=7%的电抗器，实现自动无功补偿，并可有效抑制5、7次谐波。以上两种方法结合可相对经济简便的抑制消除系统的大部分谐波，一般可满足用电质量的要求。为增加X光机、电脑断层摄影、数字胃肠等医疗用电设备的供电可靠性，在选择配电线缆的相线截面时，是按电缆载流量的减低系数取0.86计算的，同时中性导体与相导体材料相同，截面相等，并由变配电所直接供电。当实际运行的电能质量仍不够理想时，可根据仪器现场实测，加装有源滤波器柜，进一步反向消除谐波，提高电能质量。

6 电气安全与接地系统

医院的电气安全与接地设计，与病人及医务人员的生命安全息息相关，同时对设备正常工作、建筑防雷等也至关重要。

根据现行的各类规范关于医院设计的规定，医院的接地包括防雷接地、配电系统接地、建筑设备接地、弱电设备接地、医疗设备接地(含保护接地、工作性接地、等电位连接、屏蔽接地)、总等电位联结。医院宜采用共用接地系统，各医疗设备机房应设专用接地端子箱，并通过接地干线引到基础接地体，采用联合接地极。

本工程有一些大型的医疗设备，大型医疗设备一般对接地有较高的要求，有些医疗设备厂家会提出单独设备设置接地极，且要求与防雷接地、保护接地绝缘，但由于场地的原因，这些单独接地极不可能完全与建筑物的金属大地绝缘，而一旦绝缘遭到破坏，医用等电位接地与电力系统的保护接地则可能不是一个等电位，此时在患者的周围如果存在电位差，将产生触电的危险。实践中，不管是电力系统的接地、医用等电位接地及设备接地，在房间内应该严格遵守一点接地的要求，否则在患者的周围一旦出现电位差，将给患者带来危险。一般来说，从电力总等电位端子板引来的PE端子能满足医疗设备<2Ω的要求。但由于PE线一般都比较长，对于X射线设备等高频、高灵敏设备来说反而是一个干扰源，故本设计另行设置粗而短的接地极，具体作法为设备间的配电柜旁用大于35mm2的铜芯导线穿金属管就近与建筑物的金属大地连通，接地电阻小于1Ω。

金属管与大地应可靠连通(起屏蔽作用)，此接地线应该与PE线可靠连接构成辅助等电位接地端，作为医用局部等电位及设备的接地端子。另外各个医疗设备的接地从金属大地引出后不应该再相互连通，否则各设备相互成为干扰源。

系统的接地型式为TN-S，采用的接地故障保护措施包括：建筑物总等电位、卫生间局部等电位、医用场所局部等电位、剩余电流保护。

本医院变配电所设总等电位接地端子箱；消防中心、弱电机房、监控中心、水泵房、空调制冷机房、带洗浴功能的卫生间、电梯机房等场所设局部等电位；重诊监护室、治疗室、功能检查室等场所设医用局部等电位。在0类和1类场所采用额定剩余动作电流小于等于30mA的剩余电流保护器作为自动切断电源的措施，本工程没有2类场所。

电气设备对病人的影响——电击，电击包括宏电击和微电击。防止宏电击可以采用接地线及10mA漏电保护器来完成，而引起微电击的主要因素是电子仪器的泄漏电流，以及病人所处的环境非等电位，因此为防止微电击，在使用Ⅱ类电气设备的基础上，要设置医用局部等电位及其采取措施减少泄漏电流。防止微电击等电位联结，应包括室内给水管、金属门窗、病床的金属框架及患者可能在2.5m内直接或间接接触触及到的各部分金属部件，用于上述部件进行总等电位联结的保护线阻抗，应使上述金属导体相互间的电位差小于10mV。

7 结束语

医院建筑是比较复杂、功能繁多的建筑，再加上里面多数是体弱多病的患者，医院建筑电气的好坏，可以影响到病人的人身安全，因此，医院建筑对电气设计人员要求更高。医院建筑的电气设计首先应根据医院等级、负荷要求及市政条件，进行综合评估后确定合理的供电方案；在电力配电、照明、安全与接地设计等环节，应结合人员安全、设备需求、建筑功能，把握住不同区域电气设计特点与要点，以确保设计满足医院建筑的要求，同时具有一定的先进性，有利于节能，方便管理。

[1]GB50034，建筑照明设计标准 [S].

[2]GB50045,高层民用建筑设计防火规范[S].

[3]GB50052-2009,供配电系统设计规范[S].

[4]JGJ 16-2008,民用建筑电气设计规范[S].

[5]JGJ49,综合医院建筑设计规范[S].

[6]中国航空工业规划设计研究院，组编工业与民用配电设计手册第三版[Z].

[7]中国航空规划建设发展有限公司，王厚余 编著[J].建筑物电气装置600问.

[8]北京照明学会照明设计专业委员会，照明设计手册[J].第二版.

Discussion on electrical design of Comprehensive Ward Building of Hospital Department of Internal Medicine

HUANGHailing

(FIRS DESIGN & RESEARCH INS I U E MI CHINA，Xiamen 361004)

Through the design example of Comprehensive Ward Building, around the hospital power supply system, power distribution system, building lighting, selection principle, cable and wire harmonic control, electrical safety and grounding system and other aspects of the electrical design of hospital buildings.

Comprehensive ward buildings; Power supply system; Building illumination; Electrical safety and grounding system

黄海铃(1981.4- ),女,工程师。

2015-03-05

TU976+.1

A

1004-6135(2015)04-0099-04