雷神山医院的电气设计

中南建筑设计院股份有限公司机电一院副总工程师王云鹏  

2019年12月底，新冠肺炎疫情爆发，武汉市成为疫情的重灾区，短时间内，大量的感染病人纷纷涌入医院寻诊就医，给全市医疗造成了巨大的压力。为有效应对和缓解各大医院病床不足的问题，1月24日下午，武汉市疫情防控指挥部决定，继武汉火神山医院后再建一所临时呼吸类传染病医院——武汉雷神山医院。除夕夜，中南建筑设计院股份有限公司临危受命，承接武汉雷神山设计任务，并连夜组建设计团队，投入到设计工作中。

雷神山医院选址于武汉市南部城郊区，远离人口密集的主城区，由原武汉军运会食堂及停车场新建、改建而成，用地东侧紧临城市主干道武昌大道，交通方便，有利于人员物资快速到达转运，周边市政设施也很完备，最重要的是场地周边无人生活居住，且与周边道路及建筑的间距满足传染病医院的要求。随着疫情的日趋严重，武汉雷神山医院的建筑规模从最初的3万m²扩大到近8万m²，整体按照传染病医院标准设计，包括医护生活区、隔离病房区及相关运维用房，可以满足近1 500张病床的床位需求，同时可容纳医护人员约2 000人。

安全性和可靠性

雷神山医院属于临时呼吸类传染病医院，与普通医院的区别主要有两点：一点是生命安全，一点是环境安全。生命安全方面，医用气体是对于肺炎病人而言性命攸关的设备，呼吸类传染病医院传染性极强，所以也需要杀菌设备。为保证洁净区域的安全，电气管线、穿墙空洞要密封处理。针对环境安全方面，为达到病房的负压状态，需设置送风机和排风机；另外，在地面要敷设防渗膜，以便对污水进行处理。

本项目的特点是应急性和建设周期短，需要供电设备安全、可靠，供电系统灵活，且施工简便。雷神山医院的负荷等级为一级，采用4路10 kV市政电源供电，共分为两组，每组的两路电源满足两路独立电源要求，互为100%备供。当一路电源故障时，另一路电源不应同时受到损坏。病房区、医技区和医疗工艺区均采用两台630 kV·A或800 kV·A室外箱式变电站加一台与变压器相同容量的室外箱式柴油发电机组构成一组主、备供电设施。

雷神山医院整个场地总共约13组供电设施，供电设施组中两台箱变单母线运行，不设母联，柴油发电机组与其中一台变压器在母线侧自动切换，主电源故障失电后，自动起动柴油发电机组，15 s内为低压II母线段提供应急备用电源，对于恢复供电时间不大于0.5 s的重要医疗设备和场所配置在线式UPS电源保证不间断供电。提高了用电的可靠性和安全性。

负荷分级的确定

针对本项目的负荷分级情况如表1所示，主要参考《医疗建筑电气设计规范》和《传染病医院建筑设计规范》。

表1 本项目的负荷分级情况

本项目共有32个病区，以其中一个单元病房区为例，用电负荷为医护区的照明、空调、热水、应急照明和感染区风机、送风机配套的电辅热设备，除空调、热水和电辅热设备为三级负荷，其他均属于一级负荷中的特别重要负荷，由柴油发电机组保障。单元病区的用电负荷如表2所示。

表2 单元病房区的用电负荷

电气与智能化方案

1. 低压配电系统

1）箱式变电站和柴油发电机组设置。根据项目建筑特点，每4个病区设置两台630 kV·A箱式变电站，同时设置一台相同容量的箱式柴油发电机，负担其中一台箱式变电站的全部负荷，作为第三路电源。院区共设置28座室外箱式变电站及11台室外柴油发电机，变压器总安装容量为17 720 kV·A，柴油发电机总装机容量为6 870 kV·A。箱式柴油发电机自带油箱，且满足8 h运行。

2）低压配电采用市电与发电机组切换的方式。一、二级负荷及特别重要负荷采用双电源供电，其中一路电源引自柴油发电机保障应急母线段。重要负荷及集中式大容量负荷，其低压配电系统干线采用放射式供电，对于小容量或同一路径的分散式负荷可采用树干式供电。

在进行低压配电系统设计时，需注意以下几点：

1）电气系统必须简洁、可靠，两台变压器和一台柴油发电机构成一个供电模组，保证高可靠性的同时，也满足箱式变电站模块生产、施工方便的要求。

2）病房区采用模块化成组设计，各病房区箱式变电站及配电箱基本相同，便于快速生产及安装。

3）电气设备选用简单可靠、施工快速、调试方便和货源充足的产品，避免选用技术复杂、调试周期长和货源稀少的电气产品。

2. 照明系统

本项目典型场所照明设计要点主要包括如下几点：

1）本医院为呼吸类传染病专科医院，所有病人可能出入的场所，灯具均采用洁净型灯具，不应采用格栅灯等不便于清洁消毒的灯具。

2）病房普通照明灯具的布置应避免眩光。

3）本项目选取病房、缓冲间和走道等场所中1/3灯具自带蓄电池作为备用照明。

4）护士站用电设备较多，建议单独为护士站设置插座配电箱。

5）所有配线的保护管、桥架在穿越隔墙处以及设备接口处均应做密闭处理。照明配电箱应设置在污染区外。

针对照明系统，需要注意以下几点：

1）病房内与病房走道设置夜间照明，宜在护士站统一控制。

2）病房内的灯开关需兼顾老年人的使用，采用宽板按键式，离地高度宜为1.2 m。

3）医疗场所及其他需要灭菌消毒的场所需设置紫外杀菌灯或空气灭菌器插座。

4）紫外杀菌灯应采用专用开关，不得与普通灯开关并列，并有专用标识，距地宜为1.8 m。

5）病毒传染性强，几乎所有的场所都可能会用到灭菌设备，未设置紫外灯的区域，预留空气灭菌器插座。

3. 应急照明系统

应急照明采用集中控制型应急照明和疏散指示系统。灯具均选用A型灯具，电压等级为直流24 V。手术室、抢救室、监护室和病人行动不便的病房等需要人员协助疏散的区域及疏散走道不应低于5lx，医生宿舍的疏散走道不应低于3lx。

4. 防雷接地系统

1）防雷系统设计：本项目按2类防雷建筑物进线设计。利用金属屋面作接闪器，利用外墙钢柱作引下线。引下线间距沿周长计算不大于18 m，沿建筑物四周均匀对称布置。上与接闪器、下与接地装置连接。

2）接地系统设计：本工程沿外四周敷设人工接地带（－40×4热镀锌扁钢），做法详见国标D501－ 1，在与引下线相对应的室外埋深1 m处，由被利用作为引下线的钢筋上焊出一根－40×4镀锌扁钢，并伸出室外墙面不小于1 m。作为进出建筑物的金属管道接地及需要时外接接地极用。引下线通过条形基础内钢筋（无钢筋条基在基础内暗敷一根40×4 mm的热镀锌扁钢）与人工接地体可靠联结，形成电气通路。强弱电设备的工作接地、防雷接地和电气设备的保护接地共用接地装置，并实施等电位联结措施。设计接地电阻小于等于1 Ω。接地装置不能破坏防渗膜，若有局部破损应采取可靠的密封防水措施。

5. 建筑智能化系统

雷神山医院参考规范《智能建筑设计标准》和《医疗建筑电气设计规范》，智能化系统分为以下几类。

信息设施系统：为满足建筑物的应用与管理对信息通信的需求，将各类具有接收、交换、传输、处理、存储和显示等功能的信息系统整合，形成建筑物通信服务综合基础条件的系统。包括信息接入系统、计算机网络系统、综合布线系统和有线电视系统。

公共安全系统：为维护公共安全，具有以应对危害公共安全的各类突发事件而构建的综合技术防范或安全保障体系综合功能的系统。包括视频监控系统、一键报警系统、门禁控制系统、火灾自动报警及联动控制系统。

信息化应用系统：满足综合医院业务运行的信息化应用需求的系统，包括病房呼叫系统、ICU探视系统、ICU病床监视系统和排队叫号系统等基础弱电系统，其医疗业务信息化、公共服务和物业管理等软件系统可设置在本地也可采用云端系统，由医院根据后期实际运行需要进行配置。

机房工程：为提供机房内各智能化系统设备及装置的安置和运行条件，以确保各智能化系统安全、可靠及高效地运行和便于维护的建筑功能环境的综合工程。弱电中心机房、消防及安防监控中心均沿用位于改造办公区（原军运会食堂）内的原有机房，机房均位于清洁区，且有直接对外出口。减少不必要系统，加快设计进程，减少施工及调试时间。

（1）信息设施系统

1）综合布线系统。设置内网、外网和设备专网3套网络，3套网络物理隔离，并采用冗余的网络架构。弱电中心机房中内网、外网核心交换机采用跳线连接，实现信息互通。语音及网络信息点的设置应满足卫健委和医疗机构的要求，具体参见《呼吸类临时传染病医院设计导则（试行）》（湖北省住房和城乡建设厅于2020年2月3日颁
布）。无线网实现院区全覆盖，AP接于外网交换机，同时生成2个SSID提供内、外网服务（内外网采用逻辑隔离）。

2）有线电视系统。各病房、医护休息区、宿舍内设置IPTV有线电视外网信息点。

（2）公共安全系统

1）安防视频监控系统。系统采用数字视频综合管理平台，安装于生活区的消防监控中心内（原军运会机房）。在各单体出入口、公共走道、护士站、医护办公室、ICU、检验中心、手术室和仓库等处配置摄像机，在场地周界围墙上安装带移动侦测功能的摄像机，实现监控全覆盖，并防止无关人员闯入院区。交付后，应医院要求在各病区更衣室增加监控摄像机。

2）出入口控制系统。在宿舍区各楼栋出入口、隔离医疗区出入口、各病区病人出入口及负压病房的医患通道、污染与洁净区的过渡区设置门禁点；ICU及负压检验室缓冲间设置门禁点，并配合工艺 设计，满足A、B门联锁控制要求。

3）一键紧急报警系统。在护士站和医护办公室设置一键报警按钮，信号接入消防监控中心内的安防报警主机，医护人员可在紧急请下进行呼救。

4）火灾自动报警及联动控制系统。火灾自动报警及消防紧急广播系统按现行消防规范进行设计，采用集中报警控制系统。需要注意从消防控制中心到末端的线路较长，需厂家配合设计，避免应线路过长调试有问题。根据消防部门要求，强电配电间内设置超细干粉灭火装置。

（3）信息化应用系统

1）病房呼叫系统。各病区均设置一套病房呼叫系统，各护士站设总控台，病房床头设备带上设呼叫面板，病房设门灯，医护走廊设双面廊屏。护士可通过主机与病人对讲，处理病人的呼叫请求。系统采用传统模拟系统，总线式结构，施工布线、调试简单。

2）ICU探视系统。项目隔离医疗区内共设两个ICU病区，未设固定探视室，并考虑设备采购、安装及调试因素，本次设计采用移动式ICU远程探视系统，无固定式探视分机和院内家属探视分机，仅保留移动式探视分机和家属远程探视客户端。系统将探视信号通过系统上传至外网网络，病人家属可通过手机APP或电脑客户端进行预约访问。

此外，中南院还牵头主编了《呼吸类临时传染病医院设计导则（试行）》《旅馆业建筑改造为呼吸道传播疫情病患集中收治临时医院的有关技术要求》和《方舱医院设计和改建的有关技术要求》等一系列导则和规范。

2020电气百强