平疫结合医院电气设计研究

2022-05-20李鹏雷震黄庆樑

工程建设与设计 2022年7期

李鹏，雷震，黄庆樑

（1.中建八局设计管理总院，上海201206；2.同济大学电子与信息工程学院，上海201804）

1 引言

2020年年初，一场突如其来的新冠肺炎疫情席卷全球，在广大医疗工作者与全国人民的共同努力下，我国在抗击新冠肺炎疫情的斗争中取得了令世人瞩目的成绩，但在斗争中也暴露出我国在面对突发公共卫生安全，尤其是在大规模传染病暴发时所存在的被动性和滞后性以及医疗资源布局的不合理性。在疫情暴发伊始，面对疫情的高传染性，现有的普通医院条件不足以满足收治感染者的需求，而专门的传染病医院又不足以完全容纳数量巨大的疫情感染者，为此许多医院不得不对现有的病房进行改建、扩建用以满足收治要求，如雷神山医院、火神山医院等[1]。而在后疫情时期，这些因疫情而进行的改扩建项目往往又会因失去作用而出现闲置状况。鉴于此，“平疫结合”医院的建设理念开始为各地卫生主管部门所重视。

“平疫结合”医院按照“平疫结合，快速转换”为理念进行设计及建造：在非公共安全事件时，医院各司其职，开展平常诊治工作。当公共安全事件突发时，医院迅速转化为患者收治医院，迅速开展疫情抗击工作。从理念中不难看出，“平疫结合”医院的建设能够充分提高医疗资源的利用率，提高城市在面对突发公共安全事件时的应变能力。如何在设计阶段，提前进行科学规划，从而在平时不影响医院的正常的诊治工作，在公共安全事件突发进行功能转化时，减少医院改扩建工作量，提高转化速度，是“平疫结合”医院设计工作的一个重难点。

为此，本文从具体项目出发，探讨在“平疫结合”医院电气设计中如何体现其“平疫结合，快速转换”理念。

2 电气设计依据

笔者近期完成了某县医院的电气设计工作，该医院作为国内首批实践“平疫结合”理念的医院，具有较多可讨论的设计思路。

2.1 项目概况

该医院为一级医院，总建筑面积约28 000 m2，开设床位约100 张，机动车停车位约180 个。医院主楼建筑高度约30 m，地上8 层，地下1 层，为一类高层建筑。

考虑到疫情尚未完全结束，且未来全球抗疫挑战依然严峻，为做到未雨绸缪，本项目建设单位提出需求，即在设计阶段充分考虑“平疫结合”的可能，在必要时能将本医院6～8 层的护理单元转换为传染病疫情救治区域。

2.2 设计思路

2.2.1 供配电设计

本工程主楼为一类高层，根据JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》和GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》，本工程平时的用电负荷等级如表1所示[2，3]。

表1 某县医院用电负荷简表

平时状态下，针对本项目6～8 层的护理单元（病房）应为三级负荷，但是在平疫转换后，“平疫结合”区的护理单元用电负荷等级需进行调整。

2.2.2 智能化设计

根据GB 50314—2015《智能建筑设计标准》，要求综合医院应配置相应的信息设施系统包括：信息接入系统、布线系统、移动通信室内信号覆盖系统、无线对讲系统、信息网络系统、有线电视系统、公共广播系统等；并应按照国家现行有关标准设置火灾自动报警系统以及安全防范系统等公共安全系统；设置建筑设备管理系统；并应配置相应的机房工程[4]。

在GB 51039—2014《综合医院建筑设计规范》中，要求医院设置信息设施系统、信息化应用系统、公共安全系统、智能化集成系统，并配置相应的机房工程[5]。

在JGJ 312—2013《医疗建筑电气设计规范》中，要求按照医疗建筑等级设计相应的智能化集成系统，其应包含信息设施系统、建筑设备及诊疗设备监控系统、公共安全系统及呼叫信号系统等。

根据GB 50849—2014《传染病医院医院建筑设计规范》，规定智能化系统的设计内容应至少包括火灾自动报警及消防联动控制系统、紧急广播及公共广播系统、建筑设备监控系统、安全防范系统、综合布线系统、计算机网络系统、有线电视系统、信息显示系统、医护对讲系统、病房视频监视及探视系统等[6]。

2.3 相关法规规定

对于医院设计，除了国家相关法规规定，国家卫健委还于2020年7月30日发布了国卫办规划函〔2020〕663 号文件《综合医院“平疫结合”可转换病区建筑技术导则（试行）》（以下称“663 号文”），文中对电气、智能化、空调、给排水、医疗气体等各个专业技术措施做出了明确要求。本项目的“平疫结合”区电气设计主要参考该文件规定，其余区域则按照相关法规规定完成设计[7]。

3 电气设计落实

结合国家法律法规以及相关文件的规定，电气设计工作需要做出一些具体的调整，有别于常见医院的电气设计，主要体现在供配电干线设计、护理单元电气设计、空调系统电气设计和建筑智能化设计上。

3.1 负荷等级

“663 号文”第7.1.1 条规定：“‘平疫结合’区的重症监护病房、负压手术室、护理单元、检验室、生物安全实验室、PCR 实验室等区域应当按一级负荷设计；新建项目应当由市政引入双重10 kV 电源供电，改造项目应当由院区变电所不同的低压母线引出两路电源供电。”

本项目作为新建项目，电源可满足双重10 kV 电源供电，“平疫结合”区相关场所主要为收治病患的护理单元。在平时状态下，护理单元电源负荷等级为三级负荷，但在疫情时则提升至一级负荷，需考虑一级负荷的供配电要求，在设计阶段直接按照一级负荷进行设计或预留可切换至一级负荷的条件。

3.2 供配电干线设计

“663 号文”第6.1.7 条规定：“‘平疫结合’区疫情时清洁区最小新风量宜为3 次/h，半污染区、污染区最小新风量宜为6 次/h。”

针对此条规定，暖通专业在“平疫结合”区的新风设备用电量增加，电气专业需要做相应设计，预留电量需要满足疫情时设备的供电需求。同时相应系统也需采用双电源供电，保证供电可靠性。

本工程为一级医院，本无须设置柴油发电机；但根据本文

2.2.1 节论述，本工程需要设置柴油发电机。需要由柴油发电机供电的用电负荷包括“平疫结合”区护理单元的医疗设备和照明用电，以及“平疫结合”区通风系统。相应区域的配电干线图如图1所示。

图1 电气干线图

如图1所示，普通照明干线和普通空调干线由市政母排单电源出线，为三级负荷；而“平疫结合”照明干线和“平疫结合”空调干线由市政母排和应急母排双电源出线，为一级负荷中特别重要的负荷。

本工程虽设计了应急母排和柴油发电机，但经与甲方讨论，预留设备机房、吊装孔洞、供电回路和供电通道，但不采购发电机。一方面，虽有新冠疫情的事实，但下一次疫情何时到来并不确定；另一方面，柴油发电机需定期维护，费用不菲，而再发疫情时并不影响设备的采购。基于以上理由，本工程提供了新发疫情时再行设备采购的方案。

3.3 空调系统配电设计

本工程6～8 层“平疫结合”，空调系统与照明系统的设计有所区别。照明系统是在普通照明干线的基础上增加了“平疫结合”照明干线，而空调系统是将普通空调干线改为“平疫结合”空调干线。原因是楼层空调配电箱所有出线均与通风系统相关，因此，必须全部定义为“平疫结合”用空调。“平疫结合”空调配电箱系统图如图2所示。

如图2所示，6～8 层暖风专业的设计中，并未区分普通送排风与疫情送排风，采用的通风设备为同一台设备。与普通空调配电箱有所区别的是，每台需为2 台风机配电，以满足“663号文”第6.1.7 条规定。

图2 “平疫结合”空调配电箱系统图

与照明配电箱类似，本工程6～8 层的空调设备，平时状况下虽有备用回路自应急母排出线，但由于发电设备未安装，并不影响其负荷等级；疫情时待安装柴油发电机，便满足了负荷等级要求。

3.4 护理单元配电设计

“663 号文”第7.1.2 条规定：“‘平疫结合’区的重症监护病房、负压手术室、护理单元的医疗设备、照明、通风系统用电应当按一级特别重要负荷设计；检验室、生物安全实验室、PCR实验室的实验设备、照明、通风系统用电应当按一级特别重要负荷设计。新建项目应当设置柴油发电机组供电，改造项目可根据实际情况采用院区内现有柴油发电机组供电或预留市政发电车的接口。”

为满足一级特别重要负荷要求，需考虑设置柴油发电机组，同时满足负荷等级的要求及新建项目应设置柴油发电机组的要求。

由于相应楼层中并非所有照明设备均为“663 号文”第7.1.2 条所规定的设备，比如，走道照明、普通插座、护士站照明等，因此，普通照明干线需1～8 层统一配置，而6～8 层需另外配置“平疫结合”照明配电箱。因此，本工程6～8 层三级负荷由普通照明干线采用单电源供电，而护理单元由“平疫结合”照明干线采用双电源供电。

本工程6～8 层的护理单元，平时状况下属于普通病房，虽有备用回路自应急母排出线，但发电设备未安装，并不影响其负荷等级；待疫情时安装柴油发电机，便能满足负荷等级要求。

3.5 建筑智能化设计

“663 号文”第7.2 条对“智能化”设计做详细的规定，包括建筑设备监控系统、信息网络系统、火灾报警系统、安防系统等。有关规定对相关的电气设计工作具有明确的指导作用。

医院的智能化设计不仅需要满足医院在平时诊治的需求，更要考虑到未来疫情发生时的需求。在“平疫结合”医院的智能化设计中，在满足国家现行有关标准，设置信息设施系统、信息化应用系统、公共安全系统、智能化集成系统等系统的同时，还要根据疫情时需要快速转化的特点进行相应的考量。

信息设施系统设计应满足医院对于电信、网络的使用需求，预留改造条件，为物联网及人工智能的应用提供基础条件。

公共安全系统是保护人身安全不可缺少的重要系统。对于公共安全系统的设计，在保证系统安全可靠的同时，也应当考虑系统的可改造性。如在火灾自动报警设计中，考虑到“平疫结合”转换区将来可能进行相应改造，因而可将该区疫情时改造部分设计成独立回路，并预留相应余量以满足改造需求，这样既能满足平时需求，又能减少疫情转化时的改造工作量。

建筑设备监控管理系统采用集散式网络构架，避免因单一控制器失效造成整个系统的崩溃。系统通过设置数据接口的方式与电能管理系统、能耗监测系统及设备等进行数据传输，DDC 控制器网络架构基于TCP/IP 协议，通过以太网与中控室直接连接。系统还需要对净化空调、医用气体、建筑污水处理、空气污染区域通风等系统的监控操作。在设计中还应注重系统的可拓展性，满足对不同设备的监控需求，同时预留余量以满足疫情时改造的需求。