医院电气工程设计的几点体会

摘要：随着我国人民物质生活水平的不断提高，人们对自身健康的要求越来越高，近年来，现代医疗建筑逐渐增多，特别是在城市内，为了充分利用有限的土地资源，高层医疗建筑越来越多。笔者结合医疗建筑电气设计的特殊性，总结出了几点体会和看法，供同行们参考，不正之处，请批评指正。

关键词：医疗建筑；电气设计；负荷等级；配电系统

医院是一个为病人服务的机构，医院建筑不同于一般的公共建筑，对医院电气设计而言，使用对象特殊、功能复杂、设备多而分散、工艺及安全防护要求高、 电气系统种类多、对供电的可靠性要求高，一直是设计中的一个难点。本人根据近一时期自身设计实践 （某医院住院大楼，医院综合楼），同时吸取其他设计人员的设计理念，结合国家相关规范要求，整理出对医院进行电气设计的几点方法。

一、医院的分类及规模

根据我国医院建设的规划，综合医院按床位可分为 300、400、500、600、 800 及1000床。按照医院等级可分为三、二、一级医院，目前经常涉及的一般为二级以上的医院。在这些范围内的医院就用电负荷而言，有一类负荷，还有部分二类负荷及三类负荷。医院按照功能划分，一般分为门诊部、医技部、护理部、行政部、后勤部等。目前综合性医院的布局有分散式、集中式和半集中式。目前建筑设计中考虑节能及使用便利，多采用半集中式。医院的医疗场所分为：

0 类医疗场所:不使用医疗电气设备的接触部件的医疗场所。

1 类医疗场所:医疗电气设备的接触部件需要与患者体表、 体内（除 2 类医疗场所所述部件以外） 接触的医疗场所。

2 类医疗场所:医疗电气设备的接触部件需要与患者体内（主要指心脏或接近心脏部位）接触以及电源中断危及患者生命的医疗场所。

二、医院负荷分析

1 医院的负荷分级、负荷性质及负荷类型医院

供电系统应遵循国内供电规范，并参考国际 IEC 相关标准进行设计。医院的负荷等级是按医疗场所与人身生命安全的相关程度及医疗电气设备与人体的接触程度进行划分的，医疗场所自动恢复供电时间的要求也与场所类别密切相关。所以，划分负荷等级时，除应遵照 《民用建筑电气设计规范》外，还应参照场所类别。因此要求自动恢复供电时间0.5s 的场所均应按一级负荷供电；本工程属一类高层建筑，其消防电梯、消防水泵、防排烟风机、防火卷帘门等消防用电设备和火灾自动报警装置，应急照明、医疗手术室的照明和空调等、抢救室、病房的护士站和夜间照明等的用电为一级负荷。普通医梯和客梯、药剂库、给水泵等为二级负荷。消防监控中心、手术室的医用电设备等为特别重要负荷。其余为三级负荷。

按照我国现行医院等级和标准地区医院及二类医院的供电等级为一级或二级负荷。本工程为了保证一、二级负荷的用电，需要城市供应两路高压电源，两路电源同时工作,互为备用，当一路电源故障或检修时，由另一路电源带全部负荷。为保证特别重要负荷的供电可靠性，在地下一层设置一台648KW/810KVA型柴油发电机组作为特别重要负荷第三电源。

2 医院负荷计算

按照目前设计调研的医院负荷情况，医院的用电负荷比例仍然以空调照明为主体， 医疗设备用电所占比例很小， 这也许与我国目前的医疗设备的水平有关。我国目前医疗设备用电总体占不到20％。因此目前我国的医院设计的用电负荷总体上仍然是以空调照明为主要负荷。其中空调电制冷的占 45％～55％， 照明 30％，动力包括医疗用电占 15％～25％。根据近几年来完成的医院工程的运行情况可以得出如下结论，我国医院的用电负荷标准与商业写字楼相比是较低的。综合医院护理单元照度需求较低， 医院虽然为功能性民用建筑，用电设备较多， 但它总体照明的标准比起商业楼、写字楼要低。从用电负荷计算的角度而言并不高， 按照目前供电规划 80VA/m2，即可满足要求。医院变压器安装指标并不是很高，一般在 65～75VA/m2 之间，分析原因如下：真正意义上的医疗用电负荷并不多， 且大型设备的需要系数较低； 综合医院护理单元的面积所占比例较大， 此部分用电量较低；医院目前的运行状况，全日制的门诊医技面积不大，白天空调等用电高峰时照明需求较小。

3 应急电源系统

医院存在着大量的一级、 二级用电负荷， 应急电源系统一般采用柴油发电机系统、 UPS 系统，而重要设备则采用 UPS系统。

三、低压配电系统

1 配电主干

医院用电负荷一般分成照明系统、医疗动力、空调系统、新风机、空调机、风机盘管，应急照明系统等。大型、重要性设备由配电变电所放射式供电，一类负荷均为双路供电末端自投。 冷水机组、真空吸引、X光机、CT机、 MRI 机、DSA 机、ECT机等设备主机、烧伤病房、血透中心、中心手术部的电力及照明、CT 机、MRI机、DSA机、ECT机的空调电源、电梯及屋顶排风机、洗衣房及营养部的动力也分别由变电所低压屏放射式供电。

树干式供电由变电所将各类电源分别引至各竖井，通过母线输至各层。各竖井内分别设有照明、配电、空调及应急照明配电箱。配电、照明分别放射至各科室的配电、照明配电箱，各科室的计量表设在竖井配电箱内，空调配电箱配电至末竖井区域内的普通空调机及风机盘管。应急照明配电箱由双路电源供电并自动切换，供各应急照，排烟风机的用电。医技检验科、血液透析室等处的仪器对电源要求较高，部分电源通过稳压器后由UPS供电。

2 手术部、ICU、血透等场所的配电系统

中心手术部是医院的核心，手术部的配电采用双路电源末端切换。这包括手术室内配电及手术室洁净空调系统的配电。 电源由变电所专线供电。每一间手术室应单独设置配电箱， 按照新的 《医院洁净手术部建设标准》中的规定，容量不能小于8kVA。每间手术室的电源进线是否采用三相进线。 主要根据布局及医院的具体要求进行。目前部分手术室内设置的高低温冷柜等三相设备，电源三相引入的情况越来越多。作为与病人接触的电源部分，应尽量考虑单相供电。每间手术室考虑 3～4个插座组，其中一组在综合医疗柱上，每组插座组由 3～4 个插座及 2～3 个接地端子。手术室内设置观片灯、书写板照明，接地中心可设置在配电箱内。配电箱可与手术室内的控制面板结合。控制面板上有各类气体出口、 时钟及定时钟、 实施空调检测及控制、照明控制、废气检测及排放的控制开关。心血管造影室除数字成像系统采用专门配电外，室内设置要求与心脏手术室相同。目前国内心脏手术室、ICU、心血管造影、抢救室、血液透析等采用局部IT 系统。IEC 标准强烈要求IT系统不配出 N 线，病人接触的用电设备均为单相设备，通过隔离变压器配出的IT系统均为单相。

四、照明设计

本工程的照度水平较高，照度标准参照国外及国内的现行标准，取了一些中间值。如一般环境为150Lx、诊室等为 200Lx、医技科室 300～500Lx、病房100Lx。实施后效果良好，体现了现代化医院的良好形象。设计中应注意医疗功能性用房照明的特殊要求。诊室、病房、急诊观察室、治疗室等处采用高显色荧光灯，以便于观察病人的情况。色温在 3500左右。病房、急诊观察室、治疗室等处的顶灯采用漫反射型灯具，以减少眩光。在病房建议用间接照明，手术室、手术部清洁走廊、传染科污物、污洗等处与业主结合确定是否设置紫外线灯。对特殊场所的照明采取了不同方式：磁共振扫描室、 理疗室、 脑血流图室等需要电磁屏蔽的地方， 灯具采用了直流电源； 测听室的照明采用白炽灯； 眼科暗室采用可调光的白炽灯。

五、医院的电气安全及电力系统保护方式

医院电气安全是医院电气设计的一个重要环节。涉及到的电力系统的保护方式有接地保(TN-S 系统)、局部中性线不接地系统(I系统)、医用局部等电位接地电位差小于10mV 、建筑物总等电位及卫生间局部等电位接地、漏电保护 lm=30mA 。一般场所的移动式设备均采用了漏电断路器进行保护。 冶疗室、 功能检查室、手术室、抢救室、心血管造影室 DSA、卫生间浴室 均设置了局部等电位连接。中心手术室的配电系统为保证病人的安全采用了IT 系统。

1 共用接地系统

医院接地问题一直以来是一个较为敏感的问题，它涉及到病人的安全，设备正常运行等。按照我国现行各类规范中医院设计的规定，我院目前设计采用的是防雷接地、电力系统接地、设备保护接地公用接地系统。目前各医院及设备厂家经常提出医疗设备、医用等电位接地要单独设置接地极，且要求与防雷接地、保护接地绝缘。实践证明，由于场地的原因，这些单独接地极不可能完全与建筑物的金属大地绝缘，而一旦绝缘遭到破坏，医用等电位接地与电力系统的保护接地则可能不是一个等电位，此时，在患者的周围如果存在这样两个电位，将产生触电的危险。

2 等电位联结

目前我国与国际上防雷接地的规范是除爆炸危险场所外均为利用建筑物金属体作为防雷、 接地体， 因此建筑物内的所有金属体如钢筋等不可避免的与防雷系统为一体。而作为病人周围的金属体如水管、 金属门窗等均与建筑物金属体连接。为保证病人的安全， 也要求设备仪器等的保护接地与病人周围的金属体局部等电位。因此防雷接地、 设备的保护接地是不能分开设置的，否则病人反而会因接触到不同电位而有触电的危险。 因此， 此类与人体有接触的医疗设备是不能单独接地的。

3 局部的 IT 系统

电气设备对病人的影响，即电击。电击包括宏电击和微电击。止宏电击可以采用接地线及漏电保护器来完成。而引起微电击的要因素是电子仪器的泄漏电流及病人所处的环境非等电位。因此少泄漏电流及局部等电位，是在保证电子仪器 CF型绝缘的条件的克服微电击的重要手段。 减少泄漏电流的方式是将电源进行隔离通过隔离变压器，二次侧两相导线对地高阻抗， 减小了系统的泄漏。 当泄漏电流在 0.7mA～2mA范围内设绝缘监视报警。以上系统之为局部 IT 系统。采用局部 IT系统辅以局部等电位连接，就可以证防止心脏手术及检查中的微电击。 目前，设计中对需要仪器进入脏区域的局部地区，如心脏手术室、ICU 等处配置了上述系统。以配电方式也是国际电工委员会 IEC倡导的。电子仪器的接地宜采共用一点接地。基于目前电子仪器的频率较高， 要求地线短而粗，线过长反而成为干扰源。

IT 系统应注意如下问题：

必须设置绝缘监视装置；

尽量减少系统容量， 减小系统线路的长度；增加线路的绝缘等级；辅助以局部等电位接地，等电位干线保证在 16mm2，支线在6mm2 以上；配电线路采用穿钢管敷设，减少干扰；

变压器二次出线采用双极保护开关。

4 防雷击电磁脉冲

医院目前有着越来越多的先进仪器和设备，多数归结为敏感电子设备。而雷电对敏感电子设备的影响， 可通过设置 SPD 加以保护。对于有大电流接地的医疗设备的接地， 应避免接地线过长，宜采用就地接地， 因采用局部等电位接地， 周围的病人也是相对安全的。对于电磁干扰的问题，为减少电磁干扰的感应效应， 应采用了如下措施：建筑物及房间外部设置屏蔽，如建筑中含金属的墙、柱均可以作为格栅屏蔽分流，将建筑物金属等电位连接。电气线路采用穿金属管，减少干扰。

关于雷电对病人的影响，由于雷电的陡度大，散流快，建筑中含金属的墙、柱均可以作为格珊屏蔽分流，且病人周围采取了等电位的措施。因此在屏蔽范围内雷电病人是安全的。在手术部等设备进入病人体内的部位均位于建筑物内部，没有外墙，因此病人是很安全的。本人认为在医疗工程中防雷接地、 电力系统接地、设备保护接地采用公用接地系统是可能的， 也是必须的。只有完善好这一方法，病人的安全才能得到保证。

六、 其他

医院发展快，变化多，在设计中我们将配电箱设置在夹墙内，此方式配合吊顶线槽配电，使系统更加灵活， 方便日后用电的发展需要。在检验科、中心实验室等用房设置了沿墙附设的电气配电槽，并将电源断路器设置其上，以适应实验室用电设备多，用电变化多的需求。在病房设置综合医疗槽、槽内设置插座组，接地端子，局部照明等， 并在床头方向距地 0.3m 处加设一组电源插座， 方便电动床等固定设备的使用。

七、结束语

随着我国国力的增强，医疗卫生事业将在一定时期得到长足的发展，作为我们医疗工程设计人员，要不断了解学习最新的医疗设备，学习了解国内外的新规范。工作的重点应在如下几点：进一步重视医院的电气安全，大力推广安全可靠的配电及接地系统。目前 IEC 讨论标准中建议采用局部 IT 系统的部位， 已越来越多，设计人员应注意对医院方进行相关的宣传。了解医疗设备的配电要求， 结合设备情况确定配电系统。 了解适用于医院建筑的电气产品。