医院电气系统设计指南

医院电气系统设计指南

2.1 设计原则

绿色智能建筑基础框架的拓扑结构设计对医疗建筑中的机电设备的实施和维护都很重要。机电服务的设计对于建筑的安全和有效运行至关重要。系统架构、机电服务和相应的设备与软件构成了理想化的平衡金三角，只有金三角中各个因素平衡、统一合作，才能实现最大的作用力，如图2-1 所示。

在建筑物内需达到这种平衡的最主要设备及服务包括电力传输系统，暖通空调及水系统和集成控制系统。

2.2 电力输配

2.2.1 电力输配基本原则

医疗建筑通常都很复杂，从结构到功能上，需要集成并满足多种不同的工作应用，如临床系统、运营系统、安防系统、财务系统、政府系统等。

这其中包含有：

·关键医疗工作区：手术室、重症监护病房、实验室、心理看护中心等。

·关键非医疗工作区：患者数据系统（如医院机房和医院数据中心）。

·重要医疗区：病房、常规治疗和放射治疗病房、隔离病房、手术室等。

·非关键医疗区：走廊、护士站、病患娱乐区。

·非关键且非医疗区：停车场、室外空间、商店、餐厅和消毒处。

因此，医疗建筑不仅须依赖于商业负荷（如计算机、服务器和照明系统）及工业负荷（如视频设备、干洗设备和医用气体系统），而且还依赖于电力医疗负荷（即医疗设备、手术室、隔离病）来提供病患医疗服务。

2.2.2 医院关键负载

医院的关键活动及关键服务部门是不允许电力中断的，如手术室、血透室、重症监护室和数据中心等。这些关键电力的供应是攸关生死的。但事实上，由供电可靠性和电能质量引发的问题经常被低估，进而会在未来可能对生命、财产、技术运营、环境和医院声誉造成严重的后果。

世界上没有零风险的事情，但是可以通过采用“有效的集成”来避免失误。总的来说，这个策略由医院管理层认定的关键行为和服务需求所构成，采用经由验证和确认的架构技术解决方案，并在不同阶段（建筑设计阶段及建设阶段）中得以实现。主要目的是保证电力供应的可靠性和适用性，保证医院所有工作和系统在任何情况下都能维持正常运行。

2.2.3 电力输配系统

安全可靠的电力系统对医院日常运行的各方面都很重要。电力基础设备的主要设计考虑包括以下几方面。

2.2.

3.1 电力输配和电力监视架构

根据建筑内电力设备的不同负荷等级设计电力传输构架：

·设计规划冗余量大小及选型。

·电力风险分析。

·可靠性、协调、避雷和电力谐波的研究。

·监控。

·备用电源可用性的确保。

2.2.

3.2 设备和软件

为实现高适用性的医院智能系统基础设施通信，下述关键因素必须根据标准选择及安装。

·中压网络、中压回路的负荷分配

·发电机组的选用

·自动负荷卸载系统

·低压开关柜

·手术室配电柜

·电力监视系统

·不间断电源的 UPS和静态转换开关

2.2.4 典型构架

典型的医院构架由多建筑群组成，超过500 个病床和超过10 个手术室，电力需求大于2000kV A 以上。按照上述原则设计的一个典型大医院的电力构架，如图2-2 所示, 为一典型医疗建筑的电气供应系统图。

2.3 电力系统关键元素

2.3.1 电力进线和备用电源

电力进线包括两路来自于公共电网不同配电站的中压进线。每路进线都承担着单个建筑或建筑群的中压环网配电任务。中压环网配电的优势在于，如果有一条供电链路出现故障，可从另一条链路进行切换供电，如图2-2 中的1 号及2 号进线及中间母联。这种切换可以通过手动或自动方式实现。如果电力供应在市电源头、变压器或中压开关柜母线处出现故障，发电机将启动并接管医院中压回路供电。两路市电须位于不同配电网间，并采用防火墙保护隔离。

2.3.2 中压变电站和中压环网配电

中压变电站构架一般为单回路配电网络，带自动回路配置和三路进线：两路市电和一路后备发电机。

这个配置适合于大医院，可以保证电源的安全可靠。如果一路市电出现故障，回路可以在3s 内切换到另一回路。作为可选项，单线系统中具有较高优先级的变电站应配有冗余变压器并对高优先级低压柜供电。

2.3.3备用电源

医院关键负荷的备用电源可以由一至两台冗余发电机供电。发电机要根据实际需求选型以确保供应所有不可卸载的关键负荷。

发电机采用N+1 配置，这意味着N 台发电机就足够可以承担所有负荷，另外增加一台作为备用。备用发电机连接到主低压开关柜，故障发生后15s 内启用。

电力中断时，中央集中式UPS 将承担一级负荷，直到发电机起动并可正常供电。

2.3.4高供电质量低压柜

主低压开关柜需设计为由两个成对的开关柜对同一个负载供电，由一个双电源切换开关进行切换取电。这种电力系统的设计改善了系统的适用性，并允许系统在进行维护保养或应急管理时需要关停所有的开关柜。当中压开关柜发生故障而关停时，负载可连接至移动发电机。同时，其他低压柜根据需求优先等级的划分，由移动发电机进行电源备用。

2.3.5安全开关柜

安全开关柜从两个高供电质量低压柜接入进线。安全开关柜负责承担一级负荷，如排烟机、火灾侦测及灭火系统、安全电梯等。应采用移动发电机作为后备电源。2.3.6UPS不间断电源

集中式UPS 承担重要的关键负荷，如手术室、数据中心、生命维持设备。

UPS 配置必须始终在线的，考虑故障和维护保养状态下的旁通回路需配置静态转换开关（STS）。

2.3.7在线运行和维护保养

如果系统设计采用两个互联的开关柜或设计成如上文2.3.4 提及的失电或断电设计方案，低压开关柜就可实现在线维护保养。

2.3.8电力监控系统

一个强弱电一体化集成的电力监控系统给建筑设施管理人员提供了必要的管理工具，用于管理和控制电力网络，特别是管理中压系统和低压系统的电源切换、市电断