医疗建筑电气设计要点讲稿

医疗建筑电气设计要点讲稿

今天跟大家交流一下《医疗建筑电气设计》方面要注意的一些问题，准备了一下，不充分，希望能通过这种形式的交流，能对大家今后做医疗建筑电气设计时能有所启发和帮助。

我们院现在承接的医院建筑的设计逐渐多了起来，在座的各位电气设计师最少有一半可能没有机会接触医疗建筑的设计，对医院的基本情况可能也不了解，接下来，先介绍一下医院的基本构成和分级：

医院按其功能、任务不同划分为一、二、三级。

一级医院：是直接向一定人口的社区提供预防，医疗、保健、康复服务的基层医院、卫生院。（典型：乡镇医院、社区服务中心）

二级医院：是向多个社区提供综合医疗卫生服务和承担一定教学、科研任务的地区性医院。（典型：地段医院、一般性的县级医院）

三级医院：是向几个地区提供高水平专科性医疗卫生服务和执行高等教育、科研任务的区域性以上的医院。（典型：上海的华山、中山、瑞金、长海等医院）

按照《医院分级管理标准》确定为甲，乙、丙三等，其中三级医院增设特等，因此医院共分三级十等。

这是一张比较典型的三甲医院的总平面图，

就基本构成而言，一般功能划分为：门诊部、医技部、护理部、后勤保障和行政等。门诊部（含日常门诊和急诊）大家应该是最熟悉的，有个头疼脑热的往医院跑就是去看门诊或急诊的。医技部大家也有所接触，像拍片、B超、心脑电图等；护理部大家主要接触的就是各种病房、康复病区等等；后勤保障，大家就陌生一些了，主要是像中心供应、餐饮、洗衣等，特别是中心供应也是医院评级时的重要环节。

刚才是简要介绍了一下医疗建筑的分级和基本医疗流程、构成，接下来，跟大家介绍一下医疗建筑电气设计有哪些系统，应该着重注意些什么问题，

1. 电源系统（高低压变配电、应急发电机组等）

2. 配电干线系统

3. 应急动力系统（手术部净化空调动力+血库动力+重症监护动力+大型生化实验室的动力系统比如负压通风系统如果有问题，细菌外泄，那就会发生生化危机了

4. 普通动力系统

5. 普通照明系统

6. 应急照明系统（除平时一般名用建筑遇到的消防类应急照明外，医疗建筑中的很多科室的照明属于应急照明的范畴里，像急诊部、抢救室、重症监护室、手术部等等，都属于应急照明的范畴）

7. 医疗配电系统

8. 电源净化（医疗建筑电气设计中，电源净化的合理设计也是很重要的一个环节，这个后面会单独介绍）

9. 接地系统（防雷接地+保护接地+等电位联结+专用接地系统）（像医院病房的综合医疗槽就必须要装等电位端子，而且要求要由接地体直接引来，还有各种功能检查室B超脑超、心电图、CT、X光等等。）

1. 医院内部的计算机局域网（这里说明强调一下，医院的计算机网络要有两个，通常叫做内网和外网，这两个网络在物理链路上是完全隔离的，患者到医院去看病，都会带着两样东西，一个是病例册，一个是一张磁卡或者是IC卡，你所有的身份信息、以前在这家医院看过病的记录都记录在案，实际上并不是在这种卡上，而是在医院的服务器里存着呢，找医生看病、到药房取药、去化验、缴费、住院，都离不开这张卡，这一切，都是通过医院的内网实现的）

2. 语音通讯系统、

3. 门诊挂号排队系统、

4. 自动收费取药系统、

5. 各种检查的排队叫号系统、

6. 病房医患双向呼叫系统、

7. 安保电视监控系统、

8. 重要科室门禁系统、

9. 手术摄像教示系统、

10. 有线电视系统、

11. 火灾自动报警及联动控制系统、

12. 有线广播系统、

13. 楼宇自动化控制系统、

14. 大屏幕文字告示系统等

接下来说一说做医疗建筑电气设计需要准备哪些设计规范和标准，

一． 规范准备：（设计之前，针对所承接项目的性质，选择性的通读）

1. 《综合医院建筑设计规范》 JGJ 49-88

2. 《医院洁净手术部建筑技术规范》 GB 50333-2002

3. 《疗养院建筑设计规范》 JGJ 40-87

4. 《民用建筑电气设计规范》 JGJ 16-2008

5. 《2009全国民用建筑工程设计技术措施 电气》

可以参考的并对设计有一定指导意义的资料，推荐大家在设计之前看一遍《综合医院建筑设计规范》征求意见稿（如果有些人没有，找不到，会后发到中建院的电气群里，版主是咱们的张凤新老总），此规范从2004年开始征求意见，虽然到现在也没有正式发布，但是规范当中的一些精神实质对我们开展设计工作很有益处。

这些都准备好了，接下来就开始设计了，然后，进入方案阶段，这个阶段要跟建筑专业进行一些基本的方案配合，要把电气专业需要的一些设备站房融合进去。

医院的电气容量估算好了，那接下来的工作就是变电所位置面积的确定、柴油发电机组的位置面积的确定（如需要）、各楼层配电间、弱电间的确定了，大概做了一下统计整理，指标如下：

二． 医院的负荷估算

国内已经建成投入使用的及在建的医院用电负荷情况，综合医院变压器安装指标一般在50~90VA/平方米之间。

下面这张表格是我统计了9个已经建成并投入使用的医院项目用电情况，最早的是1992年建成的，最晚的是去年建成的，可以说是具有一定的代表性。

通过这张表格大家可以看到，单位面积变压器负荷的密度值最高的80VA，最小的43VA，总的来说，应该是在50~85之间比较合适。

这张图表是上海一家医院一年12个月运行情况统计，从图表看的很清楚，春秋两季，变压器运行的负荷率是很低的，只有25%左右，当然，这家医院刚建成，有很多医疗设备还在陆陆续续的添置，所以负荷率比较低，但已经能反映一年四季的运行情况了。

上次周总讲的关于变电所负荷计算的问题，很有同感，应该是按照同类项取同时使用系数，这个在医院建筑电气设计里也要注意，比如说各种大型成像检查仪器，绝大部分的时间是处于待机状态的，待机时候的用电是很小的，工作时间非常短暂，而且几台同时工作的可能性也比较小，像这一类的机器，由同一台变压器供电时，比如说总量超过三到四台，那它的需要系数就可以打到0.2~0.3。

三． 医疗建筑对电源的要求

医院的供电系统应遵循国内的供电规范及相应的医疗建筑规范标准进行设计，根据医院的规模大致可分为如下几类供电形式（总的来说，二级以上的医院中的消防、重要的医疗设备、重要的科室像手术、急诊、重症监护、净化空调等等吧都属于一级负荷，都要按照一级负荷的要求进行供电）

l 两路10KV独立市电电源，加固定式柴油发电机组，重要设备的末端UPS供电。此类系统适用于特级及三甲级医院。

l 两路10KV独立市电电源，加移动式柴油发电机组，重要设备的末端采用UPS供电。此类系统适用于二、三级医院。

l 两路10KV独立市电电源或一路10KV电源加一路低压供电，或两路低压，此类系统适用于一级医院。（像一些乡镇医院，有的时候就是因为供电得不到保障，反而上了柴油发电机组，所以，设计的时候要具体问题具体分析，要跟业主进行充分的沟通来确定电源方案）

综合医院规范：JGJ 49-88中的描述：医院供电宜采用二路电源，如受条件限制，下列用房应有自备电源供电。

急诊部的所有用房；监护病房、产房、婴儿室、血液病房的净化室、血液透析室；手术部、CT扫描室、加速器机房和治疗室、配血室，以及培养箱、冰箱，恒温箱和其它必须持续供电的精密医疗装备；各部门的消防和疏散设施。

民用建筑电气规范：一级中特别重要负荷：重要手术室、重症监护等涉及患者生命安全的设备（如呼吸机）及照明系统

一级负荷：急诊部、监护病房、手术部、分娩室、婴儿室、血液病房的净化室、血液透析室、病理切片分析、核磁共振、介入治疗用CT及X光机扫描室、血库、高压氧舱、加速器机房、治疗室及配血室的电力照明用电，培养箱、冰箱、恒温箱用电，走道照明用电、百级洁净度手术室空调系统用电、重症呼吸道感染区的通风用电

二级负荷：除上述之外的其他手术室空调系统用电、电子显微镜、一般诊断用CT及X光机用电、客梯用电、高级病房、肢体伤残康复病房照明用电等。

参照IEC标准，结合国内目前的相关规范，医院各部位的供电等级、接地方式如下表：

需要说明的是，IEC标准中供电等级按照恢复供电时间分为0.5S、15S及大于15S。而国内规范将用电负荷分为一级、二级、三级，并未明确恢复供电的时间。

题外话，我个人感觉IEC标准更加实用，根据不同的要求，规定不同的恢复供电的时间，比单纯的规定几级负荷，目的更加明确，可以根据这个表格来确定那个负荷需要做末端UPS，那个负荷只要有柴发机组做后备电源就可以。

四． 医疗建筑电气站房的配置要求：

变电所：一般首选地库一层，尽量不要侵占首层，而且要考虑尽量靠近用电大户医技部，也就是说有大型医疗或时检查设备的地方。（面积大小根据容量）；

柴油发电机组：地库或独立设置或集装箱式，层高4.0米~7.0米，柴发长加5米、宽加3.6米，日用油箱尽量不要大于1个立方米。

楼层设备间（竖井）：楼层配电间（3~5平方米）、楼层弱电间（4~6平方米）

病房楼：每层或每个病区强弱电间各一处

医技楼/门诊楼：应根据防火分区，再结合科室的划分进行合理设置，总的来说单个竖井供电的面积以2000平方左右比较好，最大不要超过4000平方

提醒一下，牵涉到柴发机组和变电所在地下室的，电气专业的工程师一定要注意与建筑和结构专业的配合和提资，设备安装通道的高度如通过汽车坡道解决，就要商量好净高的问题，一般不能小于2.5米，否则，就要预留设备安装洞，还要给结构专业提设备的重量、预留吊钩等。

五． 医疗建筑配电方式：

医院的低压配电系统一般采用放射式供电与树干式供电相结合的方式，大型的医疗设备、重要的医疗设备由低压变电所放射式供电；一、二级负荷最好都是末端自切：

代表设备：净化空调设备、真空吸引、X光机、CT机、MRI机、DSA机、ECT机、大型生化仪器等设备的主机；

代表科室：烧伤病房、血透中心、中心手术部、急诊部、血液病房的净化室、产房、早产儿室、ICU、CCU病房的电力及照明；

其它科室的电力及照明系统可以采用树干式（高层医疗建筑）或放射式。

大型的医疗医技设备最好由同一组变压器专供（有条件的情况下），如果所设计的医院达到一定的规模，尽可能将这些大型的医疗设备放在同一组变压器上，这样可以集中进行电源的净化，采用有源滤波器对电源进行净化，最大限度的保障这些设备的供电可靠性和电源的质量。

医院柴油发电机系统的确定比一般的民用建筑要困难，除了要考虑必要的消防、疏散等设备用电外，还要考虑属于一级负荷供电要求的医疗等救生设备，不能简单的以变压器安装容量的百分比来确定，可以说每个项目的情况都不一样，应急备用电源的容量必需通过实实在在的负荷统计和计算来确定。

六． 医院电源系统的净化：

现代医院大量使用技术尖端、价值昂贵的精密治疗和诊断仪器设备，包括：核磁共振（MRI）、螺旋CT、彩色多普勒、X射线摄像系统、心脑电图、医用直线加速器等，供电的可靠性和电源质量净化度关系到上述设备本身的安全和正常工作条件。电力谐波会直接导致上述依赖微处理器技术的设备的同步失调和数据错误，而谐波谐振引起的共模干扰和过电流将直接危害设备内部电子线路的安全，会导致击穿或放电。

上述大型治疗检测设备大都带有以微处理器为基本元件的控制装置，对电源的扰动及其敏感，会发生影像颤动、死机、无故重启、丢失影像等，甚至损坏设备。例如：某医院的CT机频频发生死锁和部件故障，此CT机是由一部隔离变压器供电的，可以提供较纯净的电源，但经检测后发现安装在几公里之外的一组无功补偿电容器组产生传来的谐波，大部分未能被隔离变压器隔离掉，导致高灵敏的CT仪受到谐波干扰，发生故障，后来补加了滤波装置后，CT机恢复正常。可见，电能质量的下降，将对医务工作造成很大的影响，甚至危及病人的生命。美国IEEE-1100谐波限定标准中规定，对于关键性使用场所如医院和机场等直接涉及人身安全的设施要求电压总谐波畸变THD限制在3%以内，我们国家GB/T1459《电能质量、公用电网谐波标准》中也明确规定了THD限制在3%以下。

由于医院这个行业的特殊性以及大型医疗设备、仪器的精密和昂贵，医院的配电系统既要保护这些价值数百万甚至上千万的设备安全运行，又要保障关乎到病人生命安全的医疗工作过程不会因为电源的不稳定而发生意外，所以要在医疗建筑设计中特别的重视电源净化设备的选择和设计。

在设计当中有三个方案可供选择：

1） 电源净化滤波器设置在变电所低压配电母线处，此时的滤波器保护变压器所接的所有负载设备，效果当然最好，但是此种方式中滤波器的容量选择要求较大，设备投资大，因此，这种方式适用于单台变压器供所有重要设备的情形。

2） 电源净化滤波器设置在某台重要负载设备处。此种方式中滤波器的容量选择要求较小，设备投资小，此种方式适用于对独立重要设备需要保护的情形，但是，单位容量的投资额较大。

3） 电源净化滤波器设置在楼层配电间的配电箱柜处，此种方式要求滤波器的容量选择适中，设备的投资根据需要进行配置，这种方式主要是对重要的医疗设备相对集中在某一个区域或某一个楼层的情形。

七． 医疗建筑对照明的要求

医院照明设计根据各个使用科室的不同有多种选择，几个典型的场所简单介绍一下：

1. 紫外线灯的设置

医院内需要进行紫外线消毒的房间和科室如下：各种传染病房、传染病门诊、各科室的治疗室、手术室、手术部清洁走廊、污洗室、人流室、隔离产房、检验科等。

紫外线消毒灯具的设置需注意几点：

1) 有效距离，一般为1米，超过了，起不到杀菌的作用。

2) 按《消毒技术规范》规定，一般按每立方米空间装紫外线灯瓦数≥1.5W，计算出装灯数。

3) 控制开关尽量安放在门口或门外，而且需带延时自动断电的功能。

4) 紫外线消毒灯具应独立供电回路，不宜与其他照明灯具回路混接，便于集中管理。.

5) 考虑到紫外线兼有表面消毒和空气消毒的双重作用，可安装在桌面上方1~1.2米处。不考虑表面消毒的房间，可吸顶安装。

2. 病房照明

病房照明需要注意的几个问题：

1） 走廊、病房除正常照明外，还需有夜间查房照明（脚灯），脚灯的控制开关放在每间病房的门外

2） 病房内的灯具尽量设置在病房的通道处，以免直射病员的眼睛

3） 每个病床床头处设置局部照明灯具及开关，这些可以和病房的综合医疗槽结合在一起进行设计

3. 诊室、治疗室照明

1） 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3500K左右

2） 诊室、急诊观察室、治疗室等需设置观片灯（手术室也需要）

4. 特殊场所照明设计

对特殊场所的照明采取了不同方式：

1） 磁共振扫描室、理疗室、脑血流图室、超声波室等需要电磁屏蔽的地方，灯具禁止使用荧光灯、电子调光灯，建议采用直流电源灯具；

2） 测听室的照明采用白炽灯；

3） 眼科暗室采用可调光的白炽灯。

4） X线诊断室、加速器治疗室、核医学科扫描室和手术室等用房，应在门上方设防止误入的红色信号灯，并与机组连通。

5. 公共大厅照明

对特殊场所的照明采取

公共大厅以日光灯或节能筒灯为主；有中庭的共享空间的回廊要处理好回廊照度太低明暗差别太大引起的视觉的不舒适；门急诊楼的公共通道是医患的主要通道，两侧一般都有很多的诊室，照明要求要高一点，比如反射式天棚最好，病人躺在病床上也不会直射眼睛

八． 手术部等场所的配电要求

1. 末端双电源切换：包括手术室内配电及手术室洁净空调系统的配电。

2. 手术部的电源由变电所放射式专线供电，每间手术室要求由手术部的集中供电配电箱专线供电，每间手术室应单独设置配电箱，配电箱应设置在手术室的外墙上，容量不小于8KVA，一般以单相为主，需要三相供电的，像骨科等要用到一些专用机械设备的，尽量少设置。

3. 每间手术室内墙上设置3~4个插座组。

4. 每间手术室内墙上要设置观片灯、书写板照明。

5. 心血管造影室（手术室的一部分），数字成像系统设备要采用专门配电，不要与手术室的配电混淆。

6. 洁净手术部的总配电柜应该布置在非洁净区域内。供洁净手术室用电的专用配电箱不得设置在手术室内，每个洁净手术室应该设有一个独立的专用配电相.

7. 洁净手术部内的配电管线应该采用金属管敷设，穿过墙和楼板的电线管应该加套管，套管内用不燃材料密封。施工单位为了施工的方便，经常会要求使用PVC塑料管替代金属管，设计人员应该特别注意，坚持原则，以免违规。

8. 手术室使用插入人体内接近心脏内的医疗电气设备的器械，应采取防止微电击保护措施，防止微电击措施宜采用等电位接地方式，使用II类电气设备供电。防微电击等电位联结，应包括室内给水管、金属窗框、病床的金属框架及患者有可能在2.5米范围以内直接或间接触及到的各部分金属部件，而且上述部件进行等电位联结的保护线（或接地线）的电阻值，应使上述金属导体相互间的电位差限制在10mV以下.

9. 上面我说的这些要求，我们的设计说明里要有所体现，做施工图设计的时候，可以写明，手术室的深化设计由专业的生产厂家负责完成，但是最基本的设计我们还是要完成的。

九． 大型医疗设备的供电要求

现代医院的数字减影成像设备的种类很多，目前比较常见的有：X光摄影、X光透视、X光治疗、X光造影、CT机、MRI核磁共振机、X-刀、γ-刀、直线加速器等设备；这些设备尽管工作原理不尽相同，但是统一的一点是电源的电压质量要求较高，一是电压波动的允许范围，另一个便是对高次谐波的净化要求，要双管齐下；

对于电压波动的问题，设备厂家提出了电源内阻这一技术指标，设备对电源电压的要求越高，电源内阻越小，解决的办法三个，一是加大变压器的安装容量；另外一个是加大配电电缆的截面积，或者缩短配电电缆的距离。

高次谐波的问题，对于一个装备现代化的医院来说，不能够有效的消除，将会带来一系列问题，举例来说：

1）成像不清，有一家医院引进了一台MRI核磁共振设备，安装后就是调试不好，拍出来的片子不是重影，就是虚，发挥不出核磁共振机的效用来，就是找不出原因来，最后装了一台有源滤波器，问题解决了。

2）对高精密医疗设备的损害：现在大家都说医院里的医生诊断水平越来越不行了，一个病人到医院去，医生边询问病情，边开单子，这个单子不是药单，是各种检查、化验的单子，当然这是玩笑话，但从一个侧面反映了现在医院里各种现代化医疗设备已经越来越普及了，在座的有些年龄小一点的还不知道，80年代像CT这类的机器，一个省里才有几台，一般都集中在省城的大医院，现在不一样了，大一点的医院都是几台、十几台。

先进的医疗设备内部都靠集成电路芯片支撑，现在的芯片技术都到了纳米级，很容易被击穿，高次谐波便是芯片杀手之一；还有现在医院常见的现象之一便是设备频繁重启，这也是高次谐波在搞鬼。

设备安装容量：

CT机：50KW~110KW

DSA心血管造影： 100KW

X光系列：50KW~75KW

MRI核磁共振：100KW~130KW

PET 单光子断层扫描：110KW

十． 直线加速器机房设计注意事项

1. 控制室面积一般15平方米

2. 电气辅助机房面积15平方米（内置稳压电源、调制柜、空压机等）

3. 设备安装容量一般60~90KW.

4. 为了减少治疗室外部的辐射，所有进出治疗室的管道都要求迷宫设计，表现在电气管道的设计上就是要进行Z形（45度斜角）预埋盒穿越，避免直接笔直穿越，所有穿墙电缆沟都有垂直于射线的方向。由于直线加速器治疗室的钢筋混凝土墙体一般都由1.2米左右的厚度，管线的预留预埋如果不到位就很麻烦。

5. 接地电阻一般要求要小于0.4欧姆，一般要求独立的接地系统。

6. 火灾探测器选用时要注意，严禁使用离子型探头，可以使用光电型。

7. 末端双电源切换，电源由变电所放射式专

十一． 高压氧舱设计注意事项

1. 电气配电柜一般放置在空压机房，注意防爆要求。

2. 设备安装容量：60KW

3. 高压氧舱大厅、储气罐间、医生值班室等应该采用防爆灯具及防爆开关，如果发生漏氧并达到一定的浓度，容易造成氧气燃爆，所以，高压氧舱设计时，应该按照煤气站的标准设计，灯具、开关、配电箱柜、空压泵等都要选择防爆型。

4. 由于上面所说的原因，高压氧舱内的设备和舱体要做好防静电接地。

5.

十二． 医院接地保护措施

医院的接地系统首选TN-S系统，对于医院院区较大，建筑单体分布相对较远的也可采用TN-C-S系统，但是，对于任何一个建筑单体来说，电源进户后，N线和PE线是要严格分开，不再合并的。

局部辅助等电位：对于医院的一些特殊场所，如手术室、抢救室、导管介入治疗室、心电(脑电、子宫电)图室、重症监护病房、血液透析室、带淋浴的卫生间等要做好局部辅助等电位联结，这是医院接地系统的一个特点，不能疏忽遗漏。

对于做胸腔手术的手术室还应该配备局部IT系统，配置220/220V的隔离变压器，这样，利用IT系统中性线与大地绝缘的特点，在发生电源与金属外壳短路故障时，故障电流很小，仅为电源线路对地的电容电流，可忽略不计，而且电源不会中断；局部IT系统要求必须装设绝缘监测装置，防止次生故障。

现在医院的医疗设备带有微处理芯片的越来越多，现在的集成电路都以微米级和纳米级来衡量了，这些医疗设备需要一个稳定的基准电位（直流接地），这个基准电位容易漂移，为了防止漂移，在实际的操作中通常把这个电位选择为大地，基准电位直接接地，并把接地值限制在1欧姆以下，这就需要在设备附近专门设一个接地端子用于直流接地，具体做法就是由建筑物的接地体直接引上来，一般采用16~25平方毫米多股铜芯线穿塑料管暗敷。铜芯塑料线和接地体的处理方法见下图：

十三． 医用双向呼叫系统的设计

医疗建筑中多设有手术部、ICU、住院病房，这些部位都需要与其相对应的护士站建立对讲呼叫系统，也就是电子双向呼叫系统，主要是用于病区内病人与护士站之间的双向呼叫。

具体做法是：以一个护理单元为组，在护理单元的护士站内安装呼叫主机，病房床头设呼叫按钮；病房门口上方灯光显示，走廊内设置复位按钮；走道上方合适的位置设置LED电子显示器；病房内卫生间紧急呼叫按钮等等。

一般要求双向呼叫系统具备以下功能：

1. 病床呼叫护士站及对讲；

2. 病床解除呼叫；

3. 护士站呼叫病床及对讲；

4. 护士站同时呼叫多路病床及对讲。

十四． 问题

1） 手术室的位置问题：特别是在高层医院建筑的设计时，我们经常会碰到手术室设置在顶层（大楼的顶层或裙房的顶层）情况，因为这种设置方式比较有利于暖通专业净化空气调节系统的布置，但是屋顶层的电磁环境是最差的，如果在实行心脏外科或者脑外手术的时候，再碰到恶劣天气，很可能会影响到患者的生民安全，此时应该提醒建筑专业注意，尽量避免。电气设计人员应该尽到提醒的义务。

今天，医疗建筑的电气设计就跟大家交流到这了，如果今后碰到有关医疗建筑电气设计方面的一些问题，可以共同探讨解决，谢谢大家。