绿色医疗建筑电气设计的思考

2021-10-26陈艳平

现代建筑电气 2021年7期

陈艳平

(中国中元国际工程有限公司,北京 100089)

0 引言

我国当前约82.8%的医院建于20世纪,在长期的发展运营中体现出设计不合理、功能匮乏、能耗巨大等诸多问题。医疗服务的需求及医疗卫生资源供给之间的矛盾日益突出。这样的大环境促进我国医疗卫生事业的不断发展,医院建设进入新发展时期,建设绿色、节能的大型、综合三甲医院成为潮流。

1 项目概况

衢州中心医院(四省边际中心医院)位于浙、闽、赣、皖四省边际,按照高定位、高标准、适当超前的理念,定位为四省边际地区最有影响力的医疗中心,用地面积13.916 9万m2,总建筑面积35.78万m2,其中地上建筑面积22.264 6万m2,地下建筑面积13.515 4万m2,机动车停车数3 206辆,拟建床位2 000张,建成后将成为一所集医、教、研、防为一体的大型现代化综合三甲医院。

该医疗建筑按照“绿色建筑”和“智慧医院”的定位标准进行电气设计,为患者及医护人员提供安全、舒适、便利、高效的医疗环境。基于对各类智能化信息的综合应用,将各系统、应用及管理进行整合优化,搭建统一的平台,以形成节能的、可持续发展的医疗建筑,实现建筑生命周期内最大限度地降低能耗,降低运营成本[1-2]。

2 供配电系统的设计

2.1 变电所及柴油发电机房位置的设置

地下区域相对于整个建筑是一个大底盘,-1F单层建筑面积达10.657 7万m2。按照尽量降低配电系统损耗的绿色、节能的原则,-1F设置4个变电所,分别居各自区域的负荷中心处,至末端用电设备的供电范围控制在合理范围内[3-4]。

该医疗建筑有很多I类和II类场所,并有大量的一级负荷及一级负荷中的特别重要负荷存在,所以设置柴油发电机组作为自备应急电源[5]。

据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(2018年版)第5.4.13条规定:民用建筑内的柴油发电机房不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴临。又考虑到柴油发电机在试车或运行时带来的震动及噪声等对建筑物的影响,以及柴油发电机进风、排风及排烟对建筑平面布局的影响,在-1F适当位置设置2个柴油发电机房,分别与2个变电所各自联络。

另外,1#柴油发电机房需与所联络的2个配变所距离不同,一个距离较近,一个距离较远,所以不能按常规设置2台容量相同的柴油发电机组并机运行。经分析,在1#柴油发电机房设置2台不同容量的柴油发电机组,1台1 600 kW的柴油发电机组与1#变电所的市电电源投切,1台400 kW的柴油发电机组与4#变电所的市电电源投切。这样可以根据柴油发电机组距离变电所的远近来分别调节发电机端的励磁。2台柴油发电机组在正常情况下各自独立运行,而在突发的紧急情况下还可以根据需要并机运行,能为更多的用电负荷提供电源,极大地提高医院的应急救助能力。

2.2 高压电源侧的设置

该项目引入4路市政10 kV电源,4路电源分别来自于2个高压电站,共计4段不同的高压母线段。4路高压电源同时工作,两两为一组,互为备用。每路电源在正常情况下可各自为25%的全院区负荷供电,应急情况下可各自为50%的全院区用电负荷供电,为100%的全院区一、二级负荷供电。

2.3 供配电系统的设置

该项目4个变电所共设有18台干式变压器,为建筑全部负荷供电。设计兼顾安全与节能,低压配电采用放射式与树干式相结合的方式,部分小容量的重要一级负荷还采用树干式和环链式供电。对于单台容量较大的负荷或重要负荷(如净化空调、急诊部、手术部、重症监护室、检验科、病理科等设备)采用放射式供电;对于一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。由低压配电屏采用放射式向大型医技设备供电,配电电缆满足对电源内阻的要求。消防负荷及一级负荷(如消防水泵、消防风机、手术部、重症监护室、检验科等)采用双电源供电并在末端互投。

2.4 充电桩的供电

按照DB 33/1121—2016《浙江省民用建筑电动汽车充电设施配置与设计规范》的规定,该项目按停车位的14%配建充电桩,其中18%为快充停车位。该工程停车位共3 206辆,应设置449个充电桩,其中快充80个。快充用电量30 kW/个,慢充用电量7 kW/个。充电桩总用电量共计4 983 kW。

根据该医疗建筑的特点及其所处地域的特点,设置专用变压器会有如下弊端。

(1)充电桩供电的电源会相对集中,导致向充电桩供电的供电半径大,供电电缆长,这样压降增大,为了降低压降到允许范围内,需要增大供电电缆的截面,电缆变粗,不经济。

(2)充电桩数量多,用电负荷大,而现阶段电动汽车还没有全面普及,设置电动汽车充电桩专用变压器导致变压器在很长的一段时间内负载率低,变压器长期在低负荷状态下运行。

(3)增大变电所的面积,占据其他功能区域的面积,这在医疗功能体内尽量避免。所以设置充电桩专用变压器并不合适，故充电桩的供电电源分散到4个变电所的变压器上。

3 智能化系统的设计

在院区分别设置内网、外网、智能化专网,采用“核心—汇聚—接入”的三级网络构架。内网为满足医院信息管理系统(HIS)、临床信息系统(CIS)、医学影像系统(PACS)、放射信息系统(RIS)、远程医疗系统等医院信息系统服务,系统具备高宽带、大容量和高速率,并具备为将来的发展提供扩容和宽带升级的条件。外网为工作人员提供接入Internet网络服务。

智能化专网搭建一套物理网络平台,通过虚拟局域网(VLAN)、服务质量(QOS)、操作系统级虚拟化技术(OVC)3种技术的配合,实现在这套物理网上传输多种业务,如医护对讲、ICU视频探视系统、手术视频管理及示教系统、会议系统、电子叫号系统、视频监控系统、出入口控制系统、停车场管理系统、建筑设备监控系统等。设置2台核心交换机设备,分别部署防火墙、WAF业务板卡,用以实现各业务的安全防护,防止网络攻击,并确保各业务在核心层的隔离,实现多种业务的隔离与带宽保障,以确保各业务网互不干扰,保证数据安全性。该网络平台为医院各智能化系统的接入提供条件,最终实现智能化系统解决方案;网络平台也为医疗建筑提供未来智能化发展所需的功能升级和扩展裕量,充分发挥互联网在医院资源配置中的最大程度优化和集成作用。

网络拓扑结构如图1所示。