济宁市第一人民医院高新区分院电气设计有何特点?

3月22日,由筑医台、《医养环境设计》杂志、中国国际地面材料及铺装技术展览会组委会联合主办的“第五届中国医院功能流程优化与空间设计创新高峰论坛”,在上海隆重召开。

中国中元国际工程有限公司医疗院高工孙文章以“供电可靠性与电气节能——从济宁市第一人民医院高新区分院项目论电气设计特点”为主题,以济宁市第一人民医院高新区分院项目为典型案例,为与会代表分析了医疗电气设计的核心安全与节能措施。

济宁市第一人民医院高新区分院电气设计有何特点?

工程概况

该工程名称为“济宁市第一人民医院高新区分院”。院区位于孔子故里,济宁高新开发区瑞园路西,西邻康泰路,南邻诗仙路。

工程总建筑面积595951㎡,地上428403 ㎡,地下167548 ㎡。分为一、二期及远期工程。

一期建筑面积248543㎡,包括门诊医技综合楼、病房楼及连廊、全科医生临床培训基地、职工食堂、污水处理站等;

二期建筑面积289108 ㎡,包括西翼续、东翼续建、二期病房楼、后勤综合楼、VIP国际诊疗中心等;

远期规划建筑面积58300 ㎡。

院区电力规划

根据《重要电力用户供电电源及自备应急电源配置技术规范》GB/Z 29328-2012第5.2.3条,三级医院属一级重要电力用户,宜采用双电源供电,两路供电电源分别来自两个不同变电站,或来自不同电源进线的同一变电站内的两段母线。

一期工程两路电源分别来自110kV诗南变10kV专线和110kV柳南变10kV专线。10kV总配变电室位于门诊医技综合楼地下一层,面积约800㎡,层高为5.1m,地坪抬高0.3m,下设2.2m高的电缆夹层。设有6台干式变压器(2x1600kVA+4x2000kVA),总容量为11200kVA,冷冻站内设置4台10kV冷水机组(2x676kVA+2x1127kVA),容量合计14806kVA;病房楼设一无人值守的分配电室,面积约200 ㎡, 层高为5.1m,地坪抬高0.3m,高低压电缆上进上出,内设2台干式变压器(2x2000kVA);全科医生临床培养基地再设一无人值守的分配电室,面积约120 m2,内设2台干式变压器(2x1000kVA)。一期工程合计供电容量为20806kVA。

二期工程需从电力部门再申请两路10kV电源。二期病房楼地下一层东侧设一个10kV总配变电室,面积约为451 m2,层高为4.8m,下方设有2.1m高电缆夹层。设有4台干式变压器(4x2000kVA),总容量为8000kVA,冷冻站内设置2台10kV冷水机组(2x1047kVA),容量合计10094kVA,并为二期后勤综合楼、VIP国际诊疗中心及远期规划建筑预留高压备用回路。

济宁市第一人民医院高新区分院电气设计有何特点?

大型医疗设备专用变压器是否需要设置?

医院影像科工作人员及大型医疗设备厂家技术人员(GE、西门子、菲利普、瓦里安、医科达等)一般会提出设置大型医疗设备专用变压器的要求,理由是担心其它用电设备会干扰大型医疗设备的成像。上述要求合理吗?电气设计师该如何面对呢?

经过对已设置大型医疗设备的多家医院的运行人员了解,变压器负荷率普遍低于20%,并且功率因数很高,无功补偿电容器没有投入。实际运行说明大型综合性医院虽然有数量众多的大中型医疗设备,但设置专用变压器仍然是使用效率太低,并且增加了能源损耗,浪费了投资。

在设计低压配电系统时,只要把大型医疗设备与冷水机组、大功率水泵供电变压器分开设置,同时满足设备对电源内阻和线路允许压降的要求,不设置医疗设备专用变压器完全可以满足其供电要求,以节约投资,降低运行费用。本工程未设置大型医疗设备专用变压器,大型医疗设备运行良好。

备用电源选择

为保证医院医院用电的可靠性,在有两路10千伏的电源前提下,还需要再添加备用电源。因为纵使有两路10千伏的电源,也会有两路10千伏电源同时停电的突发情况发生,那么突发情况下怎样才能保证医院正常运转?可以采取以下措施:

1、柴油发电机

一期工程门诊医技综合楼地下一层贴邻总配变电室设置柴油发电机房,内装一台1600kW柴油发电机,作为消防负荷及重要保障负荷(急诊抢救室、急诊手术室、EICU、血液病房的净化室、产房、ICU、早产儿室、血液透析室、手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、心血管造影检查室等场所中涉及患者生命安全的设备及照明用电;大型生化仪器、重症呼吸道感染区的通风系统、安防系统、空压机、真空泵、生活水泵、重要电梯、计算机网络系统等)的备用电源。

一期病房楼地下一层设置一台800kW柴油发电机作为本楼消防负荷及重要保障负荷的备用电源。

二期病房楼地下一层也设置一台1200kW柴油发电机作为本楼消防负荷及重要保障负荷的备用电源。

柴油发电机作为备用电源时,其燃油储备量是一个很重要的问题。按消防规范要求,柴油发电机组的储油箱位于医疗楼内部时,油箱储量不能大于1m3,这就将限制发电机的持续工作时间。相关的技术资料表明,一台额定容量为1600KW的柴油发电机组,1m3油箱能为发动机持续供应约2.7个小时。

根据《医疗建筑电气设计规范》JGJ212-2013的相关条款要求,三级医院柴油发电机组的供油时间应大于24小时。为了解决燃油供应问题,一般采取设置室外油罐或预留供油口。

2、UPS不间断电源装置

医院以下场所设置了UPS不间断电源:信息中心、手术室、重症监护室、急诊抢救室、血液病房的净化室、产房、血液透析室、检验中心、病理科等。

(1) 针对UPS不间断电源装置分散设置、维护管理难度大的特点,设计UPS集中监控系统,可监视UPS运行状态、异常告警、整流器异常、逆变器异常、电池充电状态、电池温度异常、电池更换提示、电池放电容量、剩余放电容量、电池漏液监测等。

(2)对比UPS工频机与高频机的优缺点,合理选择。

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(3)UPS监控系统拓扑图如下:

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智能SPD(防雷击电磁脉冲)应用

1、为本工程设计一套安全、可靠的智能SPD系统。在建筑物遭受直击雷、感应雷或是其它原因引起的雷电波沿管线从建筑物外入侵,都能起到很好的过压保护作用:泄放雷电流、设备端维持一个可承受的电压。对建筑物内的大型医疗影像诊疗设备(MRI、CT、DSA、直线加速器、ECT、PET-CT等),大型生化仪器,医疗救护设备(麻醉机、监护仪、呼吸机、体外循环机等)及其它电子信息设备都能起到很好的保护作用。

2、智能SPD系统是一套集防雷、远程监控、劣化分析、寿命预警、故障告警、设备管理、事件记录和报表统计等功能于一体的图形化监控系统。相对于常规的防雷系统,具有安全性更高、维护更便捷、稳定性更强的特点。

3、雷击浪涌查询功能:智能SPD监控系统拥有自动监测并记录雷击发生时间、通流强度、雷击波形、雷击次数等情况的动态数据库,用户可以通过监控主机进行雷击情况查询,并可统计各通流强度范围内雷击次数的累计值。

4、在线监测功能:系统可以对SPD的使用情况可进行在线跟踪,并对劣化情况进行分析、计算,建立SPD性能的实时数据库,供用户随时查询其寿命状态。

5、劣化、寿命预警功能:用户可预先设置SPD劣化、寿命预警值,当器件劣化程度突破预警值时,就触发报警器,实现劣化报警。工作人员接到报警信号后,可以通过监控软件实时查询具体故障,在楼层平面图上迅速定位劣化模块的安装位置等信息,从而及时维护、更换SPD,避免浪涌保护器件的劣化导致雷电防护失效。

6、故障报警:SPD长期运行和多次承受强雷击后,会发生劣化、老化等故障,包括:热脱扣、熔断器断路、漏流、寿命到、模块非法拔出等。故障一旦发生,监控子站或主站就会及时报警。工作人员接到报警信号后,可以通过监控软件查询报警模块的故障类型、安装位置、发生时间等信息。

7、拓扑图如下:

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绿色节能措施

1、照明用电约占医疗建筑总用电量的10%左右,本工程采取以下措施控制照明用电。

(1)合理选用照明光源:地下车库、冷冻站、水泵房、空调机房、设备层、室外照明、走道、楼梯间、卫生间等无人长期逗留的场所采用LED灯具;疏散指示灯、出口标志灯选用LED灯具;办公、诊室、病房等场所采用T8管稀土三基色荧光灯。未全部采用LED光源的原因如下:

LED光源在诸如颜色一致性、色漂移以及光生物安全等诸多领域还存在争议,在《建筑照明设计标准》GB50034-2013的条文说明里明确,对于办公室等室内空间暂不将发光二极管灯作为推荐使用光源。

(2) 采用灵活的照明控制方案:地下车库照明采用智能控制系统,车位分区域在天花板上设置双鉴探测器,自动感应车辆进出状态。当有车辆驶入或离开车位时,开启该车位照明灯具。当车辆停泊或驶出离开后,关闭该车位照明。大堂大厅、公共走廊的照明灯具和风机盘管采用智能控制系统,智能控制面板集中放置在护士站,实现分区域、分时段定时控制。

2、装设滤波器,提高能质量,减少谐波对医疗设备的干扰

针对医院项目谐波源比较分散的特点,采用在大功率变频设备前端设置串联滤波器就近治理和在配电室设置有源滤波器进行集中治理的综合方案,净化电能质量,以减少谐波对用电设备的干扰。

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3、空调能耗约占整个建筑物能耗的45%~55%,可见空调系统节能对于节约医院成本的重要性与实际意义。空调系统中冷源设备的初投资费用和运行费用所占比例很大,为了产生较好的经济效益、合理用能和节能环保,对整个系统的特点和经济性进行正确、详细的分析,选取适合实际工程的空调冷热是十分必要的。二期病房楼冷源方案对比如下:

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选择低压冷机与10kV冷机混合方案,理由如下:

1. 机房设备初投资成本低;

2. 减少机房使用面积:10kV机组为高压直供,无需设置变压器、低压无功补偿柜、低压配电柜,可减小变配电室面积;

3. 后期运行费用大幅降低:因冷水机组供电电压等级高,运行电流小,运行费用将大幅降低;

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