钱克文

[摘要] 上海市公共卫生中心是上海市公共卫生体系建设三年行动计划的主体工程,是一所融传染病隔离、治疗及科研为一体的医疗卫生中心,工程的设计目标是建立一个具有国际先进水平的公共卫生中心。本文介绍了工程在设计过程中碰到的重点、难点以及解决的方法和过程,可供同行和有关人员参考。

[关键词]医疗卫生 电气设计

[Abstract]Shanghai Public Health Center is the public health system in Shanghai three-year action program in the works, Is a financial isolation of infectious diseases, treatment and research as one of the medical and health centers, design of the project goal is to establish an internationally advanced level public health centers. This article describes the engineering design process encountered in the key, difficult, and the solution and processes available to peers and relevant officers.

概况

2003年春,非典肆虐,在全国人民奋起抗击非典的同时,进一步健全城市公共卫生体系已越来越被各级领导所重视。正是在这种情况下,作为上海市公共卫生体系建设三年行动计划的主体工程—“上海市公共卫生中心”正式立项,并于2003年5月开始方案设计。上海市公共卫生中心”是一所融传染病隔离、治疗及科研为一体的医疗卫生中心。工程的设计目标是建立一个具有国际先进水平的公共卫生中心,“中心”的长期目标是作为一个区域性的传染病防治和研究中心,可以收治各种类型的传染病患者,担负常见传染病防治的基础和临床研究,既可以进行长年散发性多种传染病的防治,也可以应对大规模的传染病爆发,甚至还可以用来应付可能遭遇的生化恐怖袭击。“中心”分隔离区、限制区、清洁区三个分区,其中隔离区包括门急诊医技楼、二个组团共八栋病房楼(其中基地西北侧的1号组团为烈性呼吸道传染病区)和中心供应;限制区包括科研中心(包含P3实验室)、动物实验、污废处理及太平间、营养厨房以及能源中心;清洁区包括综合培训楼、宿舍、职工食堂等单体。建成后的“上海市公共卫生中心”总建筑面积达89000多平方米,将拥有500张病床,在紧急情况下,还能增建600张临时病床的病房。工程从立项到设计、施工直至竣工验收(2004年10月正式启用)仅一年多的时间,确实是时间紧、任务重、要求高,并且还缺乏可以借鉴参考的案例。以下就工程设计中的一些重点和难点作一简要的分析和介绍。

一、供配电系统

对于上海市公共卫生中心而言,供配电系统犹如人的心脏和遍布全身的血管,它将为整个“中心”提供源源不断的能源,因此,供配电系统的正常运行将是整个“中心”正常运作的前提。可见,如何在诸多条件限制的情况下,设计一个合理的、可靠的、各种性能相对优秀的供配电系统是上海市公共卫生中心电气设计的关键。为此我们首先对“上海市公共卫生中心”的用电负荷作了认真的分析。

上海市公共卫生中心的用电负荷有以下两个不同于一般医院的特点:其一是有大量的一级负荷。该中心除了一般综合医院的一级负荷外,尚有较大量特殊的一级负荷,如,1号病房组团(烈性传染病区)的所有通风及相关负荷、动物实验、污废处理及太平间的部分负荷、科研楼尤其是P3实验室的部分负荷以及用于隔离区的雨水泵等,其中有些负荷(如雨水泵)容量大,但使用时间短;其二是占地面积大(长*宽=750米*450米),建筑分散,一般负荷和一级负荷均相对分散。

根据以上特点,我们在供配电系统的设计中紧紧抓住了以下四个环节:

1、从供电方案入手,从源头上确保电源的可靠性:根据“中心”的用电要求,我们先后推出了三种供电方案进行比较和征求意见:①二路独立的35KV电源供给二台35KV/10 KV的主变提供二路常用电源,另外提供一路10 KV 电源作为第三电源;②路独立的10KV电源提供二路常用电源,另外一路10 KV 电源作为第三电源;③二路独立的10KV电源提供二路常用电源,由柴油发电机组提供第三电源。经过方案比较、听取市领导的指示、和电业部门的多次协商,最终选择了第三方案。其主要理由为:电业部门根据电网现状,认为二路10KV电源作为常用电源是现有条件下的最佳选择,而第三路10KV电源不能保持其独立性,因此作为第三电源没有意义;柴油发电机作为独立于市政电网的自备电源,在作为应急的第三电源时,其可靠性更优于市政提供的电网电源。

2、合理设置分变电所,优化设计配电系统,保证所有一级负荷均能得到可靠的电源供给:根据建筑分散、负荷分散的特点,我们在各建筑组团总共设置了8个分变电站,分变电站的具体分布如下:在能源中心设置0#、1#分变电站,0#分变电站设2台2500KVA变压器,专门为冷水机组及配套水泵提供电源,1#分变电站设2台315KVA变压器,为该区域内的10KV开关站、锅炉房、水泵房及营养食堂提供电源;二个病区组团分设2#、3#分变电站,2#分变电站设2台1000KVA变压器,3#分变电站设2台800KVA变压器,分别为1号、2号二个病区组团提供电源;4#分变电站建在门急诊医技楼,内设2台1000KVA变压器;在科研中心设立5#分变电站,内设2台630KVA变压器,该变电站将为科研中心(包括P3实验室)、中心供应等提供电源;生活区职工食堂处设6#分变电站,内设2台1000KVA变压器,为整个生活区提供电源; 7#分变电站设在污水处理站处,2台800 KVA变压器将为污水处理站、焚烧炉及雨水泵站等提供电源。每个分变电站设二台变压器,均由10KV开关站提供二路独立的10KV电源,对于含有特别重要负荷的分变电所(如为1号病房组团提供电源的2#变电所、为科研中心提供电源的5#变电所等)均由发电机提供第三电源并在变电所低压侧应急母线段前设置ATS自投开关。分变电站的建立大大缩短了低压干线的供电半径,使电源深入负荷中心,并能为就近的一级负荷提供二路独立电源,使供电方案更加合理并有利于节约能源。

3、设计了多层次的应急电源以满足不同负荷的不同要求。①各分变电站能为就近的一级负荷提供二路独立电源,因此,“公共卫生中心”的所有一级负荷均能得到符合规范要求的可靠的电源供电。②柴油发电机组为部分更为重要的一级负荷(如科研楼、动物房的部分一级负荷、1#病房组团及病区手术、ICU、污水处理、隔离区的雨水泵等)提供第三电源。由于柴油发电机组独立于市政大电网,因此,相对说来,其电源的可靠性更高。 ③UPS、EPS为消防报警、安保、通信、计算机等弱电机房以及手术、ICU、部分科研用电等提供可靠的不间断电源。

4、设置一套先进的智能化电网管理系统,保证供配电系统的正常运行和有效合理地调配负荷,同时,能预置各种应急预案,从而,从管理手段上保证系统处于最佳运行状态。

智能化电网管理系统包含10KV部分微机综合保护和测控单元、分变电所内0.4KV柜测控单元及PLC装置等。在正常情况下,系统能起到继电保护、计量和数据采集、操控和状态显示等功能,而在故障情况下,除上述功能外,还能根据预先制定的预案,迅速、合理地调控负荷,在保证最重要负荷正常供应的同时,尽可能地缩小故障造成的影响,使整个“中心”继续运作。例如:在一路电源失电的情况下,电网管理系统能迅速卸去各分变电站的次要负荷,保证系统运行在限量5000KW范围内;在二路电源全部故障的情况下,发电机能迅即启动,对特别重要负荷供电,如果与此同时发生短时大暴雨的极端情况,电网管理系统将重新调配负荷,短时为污染区雨水泵提供足量的电源,而部分特别重要负荷将暂由EPS或UPS提供电源。

二、病房楼,尤其是烈性呼吸道传染病房楼的电气设计要点

病房楼分1#、2#二个组团,每个组团有四幢单体,其中1#组团为烈性呼吸道传染病房。对此,我们缺乏有关的电气设计规范规程,仅有的依据为2003年5月由卫生部、建设部办公厅印发的《收治传染性非典型肺炎患者医院建筑设计要则》中的有关内容,在此情况下,我们一方面认真学习了有关内容,另一方面密切和相关工种结合,认真分析其特征和需求,我们认为,保障电源和控制传染途径是烈性传染病区电气设计的关键,为此我们采取了以下特定的措施:

1、为1号病房组团(烈性传染病区)提供二路10KV电源,二路均能为100%负荷供电;

2、烈性传染病区的所有通风及相关负荷是保证压差、控制传染途径的关键设备,均按一级负荷中特别重要负荷设计,除双电源供电外,均提供第三电源;

3、所有病房设置阀门控制和显示装置,通风阀门集中在各病区的护士台控制,其中1#组团为保证病房负压,每间病房进出风阀门的开启和关闭均按要求进行程序控制,杜绝人为的操作事故;

4、走道、病房等处均设置紫外线灯,其回路电源均集中在护士台控制,由医护人员选择合适的时间进行紫外线消毒,控制紫外线灯的壁开关均带有开灯指示;

5、设置“门禁一卡通系统”,通过分级授权,严格限制清洁区、半污染区及污染区的通行权利,

控制各类人员的出入范围,以保证达到严格管理的目的;

6、为防止交叉感染,电缆桥架、线槽穿越楼板或墙体时,用不燃材料封堵,管线穿线后,管口也作封堵。 除此之外,病区手术室、ICU室以及病区的人性化设计也是我们考虑的重点,为此我们采取了以下的措施:(1)、病区手术室、ICU室的电源均配置EPS以保证供电电源的不间断性;病区手术室、ICU室的接地保护采用局部IT系统以保证病人的安全;(2)、设置独立的手术室控制屏 ,手术室控制屏具有显示功能(显示当前时间、手术时间、麻醉时间,显示手术室内温、湿度等空调参数,空气净化参数等)、预置功能(预置时间、温、湿度、净化空调机组的送风量,并能发出时间提醒信号)及控制功能(控制净化空调机组的启、停和风机转速,控制排风机、无影灯、看片灯、照明灯、摄象机、对讲机等);(3)、病区各护理单元设置护士站和病人床头间的双向对讲呼叫系统,各护理单元间可以联网,病房卫生间设呼叫系统,手术部设置护士站和各手术室间的双向对讲呼叫系统; (4)、病房电视系统的设置既考虑到病人收看的需求,又保证不影响其他病人的休息,为此,将多人病房的电视终端设置在设备带上,每床一组,病人可使用小型电视机在床头观看,并采用耳机收听音频信号;(5)、设置远程可视探视系统,部分重点病床设固定摄象头,一般病床设数据终端,可通过网络系统和探视中心实现所有病床的远程可视探视。

三、门急诊医技楼的电气设计要求

门急诊医技楼由门诊、急诊及医技等几部分组成。门急诊在各集中候诊区设立了先进的电子叫号系统。叫号系统配置了专业叫号业务广播和大屏幕显示系统。 根据医技楼内各种先进医疗设备(如X线摄影、治疗、介入机,心血管造影机DSA、CT机、同位素断层扫描机ECT、磁共振机MRI等)的特点,从电源(确保电源的可靠性,变压器的容量保证所有大型医疗设备能正常地工作)、线缆选择和敷设(线缆的选择保证了电源电阻和压降符合设备的使用要求,线缆的敷设采用金属管或金属线槽,磁共振机房采用铝质线槽以满足屏蔽和使用要求)、接地(专用接地和等电位连接符合设备使用要求,电源系统设置多级浪涌保护SPD确保设备的安全运行)、通信(先进的网络和布线系统保证了临床信息系统CIS、医学影象系统PACS、放射信息系统RIS等医院信息系统的正常运行,内部的对讲系统保证了使用的便利)、电磁兼容(机房位置和变电所、大电机等保持应有的距离,接地、屏蔽等措施,MRI的磁体间不使用荧光灯和调光设备)等诸多方面予以考虑,搞好优化设计,使这些先进设备处于良好的工作状态,充分发挥其效能。

四、科研楼(P3实验室)和动物房的电气设计要点

根据我国2004年9月1日开始执行的《生物安全实验室建筑技术规范》规定,P3实验室即三级生物安全实验室的处理对象为“对人体、动植物或环境具有高度危险性,主要通过气溶胶使人传染上严重的甚至是致命疾病,或对动植物和环境具有高度危害的致命因子。通常有预防和治疗措施。”鉴此,P3实验室应有较高的安全级别,以便对上述对象开展深入的研究。2003年,我们在缺乏规范、缺乏可供参考案例的条件下进行P3实验室的设计,电气设计紧紧围绕“保证实验室诸多防护措施得到有效实施”这一目标展开。从电源保障、通风控制、工作环境、出入限制、警示告知,直至管线敷设、设备选型等诸多方面,采取了一系列措施:

1、实验室的用电为一级负荷,采用独立的双路电源供电,两路均能为100%负荷供电,其中生物安全柜、空调通风系统的风机、事故照明、负压隔离器、自动报警监测系统等负荷为一级负荷中特别重要负荷,由发电机提供第三电源,并根据工艺要求为部分特殊负荷配置不间断电源,变压器容量充分考虑其设备裕量和发展空间。

2、配电间均设于清洁区,至各实验室及重要实验设备的电源均采用放射式供电,既保证供电线路的可靠性,同时保证在日常维护时电气维修人员的安全。

3、采用防水型开关和插座以便于实验室墙面和地面的清洁。

4、照明灯具采用密闭洁净灯,光源显色指数Ra大于80。设置适量的固定安装的紫外线杀菌灯,紫外线杀菌灯的开关采用带指示灯的开关避免误操作。污染区和半污染区之间的传递窗也设置有紫外线杀菌灯。

5、设置灯光危险警告标志和国际通用的生物危险符号。

6、为保证实验室内从清洁区到污染区每相邻区域大气压力梯度的稳定,设置了排风系统正常运转标志、备用风机自动投入装置、压力梯度控制和显示装置、事故报警装置等。

7、设置门禁系统,严格分级授权,实验室的门均为能自动关闭的密闭门,当出现紧急情况时,所有的门均处于可开状态。

8、配电线路均采用金属管保护,穿线后管口采用不腐蚀、不起尘和不燃材料封堵,电缆桥架、线槽穿越楼板和墙体时均进行密闭封堵处理。

9、动物房装设智能型调光装置,对照度变化、时间周期进行编程设置,根据各种不同动物的生活习性,记忆储存多种组合,模拟出昼夜明暗交替,为动物繁育、生活创造合适的环境。

五、弱电系统

上海市公共卫生中心设置了先进的功能完善的弱电系统,其中包括:消防报警和联动控制系统、安保系统(含闭路电视监控系统、防盗报警系统、门禁一卡通)、有线电视系统、公共广播系统、病人探视系统(固定式和流动式)、楼宇自控系统、显示屏及医疗排队系统、电子会务系统、计算机网络系统、通信和综合布线系统等。有些系统和一般综合医院类似,不再赘述,这里重点介绍门禁一卡通、有线电视和病人探视系统、计算机网络、通信和综合布线系统。

1、为防止疾病传播、控制疾病传播途径、防止实验室事故的发生、为医护人员提供一个安全的工作环境, “公共卫生中心”在人员(包括医、患及各级医护人员)出入管理上有着严格的要求。为此,我们在病房楼、实验楼、门急诊医技楼、动物房及其他需要限制人员出入的地方均设置了“门禁一卡通系统”,“门禁一卡通系统”通过分级授权,控制各类人员的出入范围,以保证达到严格管理的目的。“门禁一卡通系统”具有以下功能: ①对所有持卡人进行分级管理,根据持卡人的身份确定其对各门的通行权; ②对各类非正式通行进行实时记录,包括职员加班、保安人员巡视等; ③各通道门锁的启闭时间设定;④与火灾报警系统和防盗报警系统联网;⑤各类事故性操作(火警、匪警等)的记录和报警。根据该公共卫生中心的特点,为防止交叉感染,系统采用了非接触式IC卡技术。

2、公共卫生中心收治的对象主要是各类传染病人,对于他们,尤其是一些烈性传染病人,可以说,基本上处于一种与世隔绝的状态。有线电视和病人探视系统为他们提供了与外界交流的机会,充分体现了人性化的设计原则。病房电视系统的设置既考虑到病人收看的需求,又保证不影响其他病人的休息,为此,将多人病房的电视终端设置在设备带上,每床一组,病人可使用小型电视机在床头观看,并采用耳机收听音频信号。“病人探视系统”既考虑了在一定范围内采用固定设备实现可视对讲探视,即在部分重点病床设固定摄象头,通过视频系统获取优质图象,同时,在设备带上为所有床位设置网络终端,通过网络系统实现所有床位的远程可视对讲探视,使所有病人都能和亲属好友进行可视交流。

3、医院信息系统属于世界上现有企业信息系统中最为复杂的一类,它具有以下的基本特点:①连续不间断地运行并具有高度的可靠性;②瞬时响应快、数据量大、信息类型多; ③信息质量及保密性要求高;④高水平的信息共享需求。根据以上特点,该中心的计算机网络系统设计以可靠、安全、先进、实用、可扩充、开放为原则,充分考虑高宽带、大容量和高速率,并具备将来扩容和带宽升级的条件。网络采用多层结构,包括核心层、会聚层和接入层。核心层采用交换式千兆以太网,并具备万兆网络升级的能力;接入层采用交换式百兆快速以太网/千兆以太网。系统桌面用户接入采用10/100Mb/s自适应方式,高级用户(PACS、RIS等系统用户)采用光纤到桌面100Mb/s及以上接入方式。网络的建成将保证支持临床信息系统(CIS)、医学影象系统(PACS)、放射信息系统(RIS)等医院信息系统, 利用该网络系统采用有线移动式远程医疗诊断车或固定式远程医疗诊断设备可实现远程医疗会诊,同时,网络的建成可以支持“中心”所有业务的全数字化运行,实现无片化、无纸化运作,完全切断由病历、处方、各种检查申请单、各种报告单、胶片等引起交叉感染的途径。综合布线系统是信息通信网络的基础传输通道。为满足中心信息传输的要求,在所有的病房、办公室和医疗点均设置了网络接入点,布线电缆均采用了光纤、超五类或六类非屏蔽双绞线,保证了信息系统的畅通。

结语

以上是我们对“上海市公共卫生中心”电气设计的一些初步总结,希望能对同行和有关人员有所帮助。上海市公共卫生中心已于2004年10月建成并正式投入运行,它获得了诸多好评,同时也不可避免的会存在一些缺陷,我们将继续关注它,在运行中发现问题,解决问题,使它成为一座真正具有国际先进水平的公共卫生中心。