董伟杰（上海建科建筑设计院有限公司，上海 200030）

随着生活水平的提高，人们对医疗卫生设施的需求明显增加。经过新冠肺炎疫情影响，对医疗卫生设施的需求更凸出。建筑电气作为建筑工程中不可缺少的组成部分，在医疗建筑中意义重要。本文针对医疗建筑电气的特点，结合具体工程实例，对医疗建筑电气的设计要点进行分析，并对后疫情时代的建筑电气设计进行展望。

医疗建筑电气设计与一般民用建筑电气设计相比，其基本理论和设计方式方法基本相同；但由于医疗建筑本身的特性（如具有涉及人身生命安全的手术室等区域，具有大型医技诊疗设备等），故对供电的可靠性、用电的安全性、电能质量等方面提出了更高的要求。

1 工程概况

银川某医院位于银川市兴庆区，地下 2 F，地上 17 F，总建筑面积 95 755.63 m2，建筑总高 73.5 m。病房床位 500 个，定位为三级甲等医院。

地下层为设备用房及地下车库。地上 1～5 F 为医院核心功能区域，分布着急诊区、重症区、手术区、产科、医技区等。地上 6～17 F 为病房区，并附属配套办公区。 本工程设计时间为 2016 年，已于 2019 年施工完成并正式投入使用。

2 电气配电系统设计概述及分析

2.1 负荷等级

本工程为一类高层三级甲等医疗建筑，根据国家相关电气规范对医疗建筑进行负荷分级并结合工程实际情况，本工程用电负荷分级如表 1 所示。

表1 银川某医院工程用电负荷分级表

2.2 供电电源

根据建筑物性质及用电负荷等级要求，本工程设置 3 种供电电源，分别为市政 10 kV 供电电源、柴油发电机自备应急电源、不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）。

2.2.1 市政 10 kV 电源

市政 10 kV 电源具有供电可靠性高、电能稳定性好等优点。建筑电气设计中常作为主用电源。

本工程采用市政 10 kV 电源作为主用电源，引入 2 路相互独立的市政 10 kV 双重电源。2 路 10 kV 电源同时工作，互为备用。要求当一个电源发生故障时，另一个电源不能同时受到损坏，并且每路电源均能承担本工程全部一、二级负荷。

本工程 2 路 10 kV 电源进线从项目地块的南侧穿管埋地至设在地下一层变电所高压进线柜。

2.2.2 柴油发电机应急电源

柴油发电机应急电源作为应急备用电源，在市政主电源断电状态下可以提供应急供电电源，具有供电持续时间长、电能相对稳定等优点，适宜作为医疗建筑的主要应急电源。

本工程在地下一层设置一台 700 kW 柴油发电机组，作为一级负荷中特别重要的负荷的应急电源。要求其他负荷及备用电源的负荷严禁接入应急供电系统；柴油发电机组配有电压自动调整装置、快速自启动装置及电源自动切换装置，能自动启动，并在 15 s 内向规定的用电负载供电；应急电源与正常电源之间设置机械及电气连锁，采取防止并列运行的措施。

本项目定位为三级甲等医院，柴油发电机的供油时间要求大于 24 h。为解决供油时间，设计在柴油发电机房设置储油量为 1 m3的储油间；经确认，项目附近有加油站可以为本工程提供 24 h 用油来源。从经济合理性考虑，本工程采用加油站供油，不再另设室外埋地储油罐。

2.2.3 不间断电源

不间断电源作为应急备用电源的一种，具有供电不间断的优点，在市政主电源断电状态且柴油发电机未起动的时间内，可以为要求自动恢复供电时间在 0.5 s 内的医疗场所（本项目中为产房、手术室、急诊、重症等）提供有保障的不间断供电，保证手术等涉及人身生命安全的设施或场所能够正常运行。

不间断电源也存在供电持续性短，内部蓄电池容量衰减等不利因素。故本工程设计要求不间断电源装置(UPS)应急供电时间 ≥3 h。后续可由柴油发电机取代。

本次设计 UPS 采用集中设置，机房分别设置在地下 1 层及南区 6 F 设备层。

2.3 10/0.4 kV 变配电系统

2.3.1 变压器选择

本工程总安装容量：9355 kW。拟设置 5 台 10/0.4 kV 干式变压器，变压器总安装容量为 7 200 kVA，其中 1 台 2 000 kVA 变压器供电于制冷机房，2 台 1 600 kVA 和 2 台 1 000 kVA 变压器两两成组互为备用用于主楼的供电。变压器均为SCB 13 节能型干式变压器，采用 Dyn 11 接线方式，变压器柜体防护等级采用 IP 30。

2.3.2 高低压供电系统结线形式及运行方式

医院项目由于断电会涉及人身生命安全的特殊性，设计在当地供电公司允许的情况下尽量采用保证本工程供电可靠性高的供电形式。

高压部分 10 kV 配电系统采用单母线分段运行方式，中间设联络开关，两路电源同时工作，互为备用。当一路电源故障时，通过手动及自动操作联络开关，由另一路电源负担全部一、二级负荷。当一个电源发生故障时，另一个电源不能同时受到损坏。 高压主进开关与联络开关之间设电气联锁，任何情况下只能合其中的两个开关。

低压部分尽量减少不必要的级数设置，以“最简单即为最可靠”为原则，减少多余级数的设置。本工程变压器接线采用分列运行方式，中间设母联开关。当一路电源故障或一台变压器故障时手动投入母联开关，母联开关投入时自动断开非保证负荷，以保证变压器正常工作。低压主进线开关与联络开关之间设电气联锁，任何情况下只能闭合其中的两个开关。

2.3.3 改善电能质量

医疗建筑中除存在节能荧光灯、变频设备等常见谐波源外，还存在其他一般民用建筑不具有的特殊谐波源，如为满足涉及人身生命安全的设备和场所不间断供电要求，设置的 UPS；医技区设置的“电子计算机断层扫描（Computed Tomography， CT）、数字X线摄影术（Digital Radiography ，DR）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI ）”等医院所需要的医疗诊疗设备等。

由于诊疗设备大多数为精密电子设备，具有价格昂贵，后期维护成本高等特点；故医疗建筑需重视电能质量，以减小电压、谐波等对诊疗设备造成的损耗。

基于以上分析，设计采用设置低压侧集中无功补偿装置加有源滤波装置的组合方式，用以减少谐波危害，提升电能质量。由于有源滤波装置造价较昂贵，设计建议建设方在实测之后选择合适的有源滤波装置。

3 对设计不合理的思考及后续医疗项目的改进 措施

3.1 实际工程施工中遇到的问题及原因分析

本工程实际施工过程中遇到的最大的问题是电缆桥架偏小，电缆溢出问题。如图 1 所示。

图1 电缆溢出电缆桥架

针对此问题，分析设计原因如下所示。

(1) 电气管线竖向路由的设置考虑不周。医疗建筑中存在较多的一级负荷用电设备（手术室、诊疗设备等），为保证此类用电设备的供电可靠性，它们大多数为双电源放射式供电，存在数量较多的电力电缆。设计过程中忽略了电缆较多的情况，电缆路由的设置仅仅是按照每个防火分区设置一个电气间（井）的一般常规方式，且电气间（井）的使用面积较紧张，余量不足，导致电缆溢出桥架。

(2) UPS 采用集中设置于地下室 UPS 机房，造成 UPS 供电电缆过于集中，加剧了电气间（井）的承载力。

(3) 区域二级配电柜（箱）设置过于集中，导致大量的三级配电柜（箱）进线电源电缆集中在一个区域电缆桥架内，加剧了电气间（井）的承载力。

3.2 后续医疗项目的改进措施

针对项目实际施工过程中遇到的问题，对后续医疗项目设计提出如下几点改进措施。

(1) 设计思路不能仅仅局限于一般民用建筑的电气设计思维，须考虑到医疗建筑的特殊性。

(2) 针对医疗建筑一级负荷多、电缆使用量大的情况。设计须合理考虑设备配电路由；配电设备宜就近，分区域合理敷设电源电缆，避免电缆大规模集中敷设。

(3) UPS 不间断电源采取分层分区域，就地设置机房，摒弃集中大容量 UPS 机房的设置方式。

(4) 电气间（井）适当增大使用面积，预留空位，方便后续施工操作。

4 结 语

2019 年末暴发新冠肺炎疫情，目前全球多地还处在对抗疫情的“战役”中。疫情的出现使各地医疗资源凸显紧缺。我国在抗击疫情中取得了巨大胜利，以中国速度在武汉建设了“火神山”“雷神山”医院。

后疫情时代，基础医疗设施的建设需要结合疫情特点，充分发挥建筑机电在防治传染病中的作用。设计过程中，须考虑传染病发生时的机电设备转换实现性，达到其在平时作为普通医疗设施使用，紧急情况可快速转换成防治传染病的医疗设施。

现代社会是科技信息时代，医疗设施的建设过程中需要充分利用信息技术，通过大数据、人工智能化等实现对适时疫情，人行轨迹的监控。武汉的方舱医院，已通过智能手环、智能佩戴装置，适时跟踪患者的行走轨迹，有效快速地判断出患者接触过哪些人，有助于方便快速治疗。

后疫情时代，电气设计须紧跟时代发展，不断学习新技术新方法，在新时代充分发挥自身作用。