会展建筑改造方舱医院电气设计剖析
时间：2023-04-16 10:55:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
祁 汉 逸
(上海建筑设计研究院有限公司, 上海 200000)
2022年3月伊始,新冠肺炎疫情再次袭来,上海成为此次病情蔓延的重点区域,大量的社会人员感染。为尽快收治轻症和无症状感染者,市政府要求各辖区同时开展多个既有建筑方舱医院改造工作,迅速阻隔疫情蔓延。本文以上海两大会展建筑改建方舱医院为实例,剖析会展建筑改造成方舱医院电气专业的各个系统设计方法。
方舱医院建设的特点是建设周期短,一般3～6 d完成建设,由于全市处于封控状态,物资较为匮乏,需充分考虑利用既有建筑设施和现有市场可调度资源进行建设。方舱医院一般划分为污染区、限制区、安全区,对于不同的区域,一般会有不同的设计措施。
实例一:上海浦东某一大型会展中心。该会展中心共有17个展厅,展厅面积总计约为20万m2。其中,单个展厅长约185 m,宽约70 m,面积约1.2万m2。标准展厅为一层式建筑,每个展厅均为无柱式结构。本次改造建筑方案如下:N1～N5、W1～W5馆为病床区(污染区),室外帐篷展馆为医护休息及洗浴区(限制区),E2、E2、E6、E7馆为医护住宿区(限制区),E4、E5馆为洁库。改造为方舱医院后病床数约15 000个。
实例二:上海浦西某一特大型会展中心。该会展中心可展览面积约60万m2。综合体共17个展厅,包括15个单位面积为3万m2的大展厅和2个单位面积为1万m2的多功能展厅。该会展中心的1号至3号馆长度为270 m,跨度为108 m,净高为32 m。4号至8号馆一层展厅净高为12 m,柱网为27 m×36 m;二层展厅净高为17 m,柱网54 m×36 m,整个展厅立柱共计8根。本次改造建筑方案如下:1.1馆、1.2馆、2.1馆、2.2馆、3馆、4.1馆、4.2馆、5.1馆、5.2馆、6.1馆、6.2馆、7.1馆、7.2馆、8.1馆、8.2馆为病床区(污染区),北馆和虹馆为医护休息及洗浴区(限制区),室外总体设置医护住宿区(限制区)。改造为方舱医院后病床数约50 000个。
方舱医院改造主要依据国家现行传染病医院有关标准、规范和《上海市临时集中隔离收治点设施设计技术标准(试行版)》等技术文件[1-4],并结合会展建筑原有现场的实际情况进行改造设计。
2.1 供电方案
会展建筑改造方舱医院供电负荷要求如下:抢救室用电、安全防范系统用电、指挥中心用电、污染区风机用电等按一级负荷供电;消防设施用电沿用原有负荷等级。改造后的供配电系统需要满足高峰时期的病床用电和设备用电。上海属于电源稳定地区,常规市政两路进线同时使用,符合双重电源性质。
实例一中,标准展厅为单层展厅,在展厅四处分别设置变压器,共4台。W系列展厅单台变压器容量为1 250 kVA,总装机容量为5 000 kVA;N系列展厅单台变压器容量为1 250 kVA和1 000 kVA,总装机容量为4 500 kVA,单位容量均约400 W/m2。每个标准馆两路独立10 kV进线,2台变压器一组,分列运行,同时使用,形成双重电源。实例二中,标准展厅为两层展厅,每个展厅共设置8座10 kV变电所,8 m、23 m夹层各设置4座,每个变电所内的装机容量为2×1 600 kVA,总装机容量为16×1 600 kVA,单位容量约420 W/m2。每组变压器引自两路不同的母线段的10 kV电源,同时使用。实例一和实例二的电源属性均符合一级负荷要求,原展厅按重型展览设计,单位指标设计值较高,可满足本次改造用电需求。综上所述,实例一和实例二可利用原有电源及原有供电系统,不做改造。
对于抢救室、特殊监控病床等重要特殊用电需求的场所,增设不间断备用电源(UPS),供电时间不小于30 min。医疗IT隔离电源在实际实施过程中存在IT隔离电源系统调试难度大、现场工期紧张、专业调试人员调度困难等问题。应急照明及疏散指示灯采用集中式EPS电源作为备用电源。
2.2 配电设计
方舱医院是临时性隔离病房,日后需拆除且恢复原有的建筑功能,需最大化利用原有条件,减少对于原有设施的破坏,病床隔离区和其他功能区(护士站、污物暂存区、抢救室、库房等)多采用临时隔板。医护人员通过区一般采用室外集装箱、现场增加隔墙和门的形式。会展类建筑一般为高大空间,隔断空间无法做封顶。
电气新增用电负荷主要包括:局部照明用电、病床插座用电等;污染区风机、小厨宝、潜污泵、一体化淋浴房用电、电开水炉等设备用电以及医疗专用负荷等[5]。实例一和实例二的设计对于负荷进行分类配电,采用放射式供电方式,使用标准箱,尽量统一电缆规格。消防设备一般利用原有消防设施,故配电系统无须改动。不同的功能区域分别配置末端标准型配电箱。照明、插座引自标准箱的不同回路,每一回路均配备剩余电流保护器。每个床位设置3个普通单相插座。公共区域设置备用插座、预留自主移动式消毒机器人、送餐机器人等专用充电插座。考虑到日后需要恢复原有建筑功能,桥架、配电箱、末端配电点位均重新设计及安装。实例一床位配电平面图如图1所示。实例二床位配电平面图如图2所示。
在实例一和实例二设计过程中大量采用标准配电箱,这样做有利于快速生产及施工。进入现场开展设计,建议第一时间内提供病床区域标准配电箱系统图,供施工单位采购安装,病床标准平面图如图3所示。病床区域采用6张病床的床头插座一组回路,7组病床插座回路和预留1组的公共区域插座,形成一个标准配电箱,该配电箱一般安装于高隔板1.8 m处。常规可以覆盖40张床位使用,根据病床数可估算出此类配电箱的数量,供盘厂生产。此外,护士台、淋浴区也可使用标准配电箱的做法,本文不再赘述。会展类建筑一般设有展位箱,建议使用展馆四周的临时展位箱,不建议使用管沟内展位箱,由于病床区一般铺设PVC地板,管沟内展位箱在方舱医院运行期间不便于维修。实例一中,四周设有32处63 A的临时展位箱;实例二中,四周设有14处400 A的临时展位箱,病床区配电多引自于此类配电箱。风机配电需在风机附近设置控制按钮。
医疗队要求有配套移动式医技车位,包含CT、DR及检验车位,其中CT车预留160 kW用电点,DR及检验车位预留45 kW用电点。根据现场情况,在变电所内利用备用低压出线断路器新敷设电缆至室外停车点(车载式CT机预留开关壳架电流400 A,脱扣器整定电流300 A;DR及检验车预留开关壳架电流160 A,脱扣器整定电流100 A)。
图1 实例一床位配电平面图
图2 实例二床位配电平面图
图3 病床标准平面图
设备配电低压电缆一般采用无卤低烟阻燃0.6/1 kV交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆,大电缆型号尽量统一,一旦完成采购,更换的难度较大。大电流整定值所用的电缆可考虑双拼电缆。室外电缆多采用铠装电缆。小动力、照明、插座的配电导线多采用450/750 V无卤低烟阻燃聚乙烯绝缘导线。消防应急照明及疏散导线采用450/750 V无卤低烟阻燃耐火聚乙烯绝缘导线。电缆敷设沿会展建筑管沟内穿管敷设,再穿金属线槽沿地面或高低隔板引至各用电设备点,如架设龙门架,将线槽设置于龙门架上部。
2.3 照明设计
常规会展建筑规范要求高档展厅地面照度标准值为300 lx、眩光值为22、照度均匀度为0.6、显色指数为80,实例一和实例二中的实测照度均能够满足改造方舱医院照度需求。实例一由于建设时间较为久远,大空间采用的是金卤灯,实例二由于建设时间较近,采用的是LED厂棚灯,根据实际使用情况反馈发现,实例二的炫光值较高,患者卧床体验较差。
新增设的区域需增加局部照明,有条件的情况下每个病床可设置台灯。由于护士台等区域采用隔板分隔,一般不设顶,新增加的照明一般采用T5灯管壁装方式。淋浴间、盥洗室照明采用防尘防水灯具,建议设置在2区以外,由于现场的淋浴间多为一体化工厂定制,部分灯具无防水功能,现场巡视时需检查并要求整改。实例一和实例二现场采用了大量的临时帐篷,帐篷下照度较低,为避免大风天气时帐篷破损造成触电事故,在临时帐篷下需敷设24 V LED灯带,电源取自附近照明配电箱带漏电的回路。有条件的项目可在公共走道的隔板上设置自带电池移动感应式夜灯。公共区区域照明建议在护士站集中控制,但此项改造难度较大,视情况而定,其余区域照明就地开关控制。
通过区(一脱二脱、更衣室、缓冲区等)、污染物存放区、抢救室、库房等需要灭菌消毒的部位设置紫外线杀菌灯。通过区的紫外线灯在通过区一脱、二脱、更衣等区域两侧外设置开关。所有紫外线杀菌灯均需设专用标识,由专人负责开启和关闭。根据接收医院方的要求,病床区设置若干移动式紫外线杀菌灯。
2.4 防雷接地设计
防雷系统沿用原有防雷措施,未做改造。低压配电系统接地,原则上沿用原有的TN-S系统。所有室内设备均连接原建筑的等电位联合接地网络,室外淋浴设备设置等电位接地,接地电阻不大于1 Ω。污染区内1类及2类医疗场所区域设置辅助等电位联结。有金属外壳的用电设备需做好接地措施。一体化淋浴房设置辅助等电位联结。电子信息系统雷电防护等级常规设置为B级,浪涌防护等级常规设置为C级。各级配电箱设置浪涌保护装置,尤其是室外配电箱设置一级浪涌。弱电系统设备进线端由弱电施工方设置信号浪涌保护装置。
2.5 电气消防设计
实例一和实例二中电气消防相关的系统较为完善,在改造方舱医院过程中可利用原有建筑的电气消防系统。由于现场不具备调试系统的条件,在新增设的集装箱内部及其他封闭空间装设带声光报警功能的感烟探测器。病床区及治疗区等改造区域增加应急照明及疏散指示灯,其水平间距不大于10 m。应急照明及疏散指示照明采用集中式EPS备用电源,其供电时长不小于60 min。疏散指示照明采用集中控制型疏散诱导照明系统,电源引自原有应急照明配电回路。
2.6 智能化设计
智能化系统主要包含视频监控系统、医护呼叫系统等,还包括门禁系统、计算机网络系统、综合布线系统、周界报警系统等。计算机网络系统采用设备网与Wi-Fi覆盖网逻辑隔离的方式。污染区(如护士站、抢救室等区域)设置信息插座。非污染区(如办公区域)设置Wi-Fi信号全覆盖AP点位,办公区域、指挥中心等区域设置信息插座。综合布线系统以光纤作为数据主干,水平布线采用六类非屏蔽网线。在污染区的一脱、二脱、更衣处,洁物运输通道,污物暂存间,护士站,抢救室,病床区,非污染区的公共走道、药房、指挥中心、办公等区域均设置视频监控。所有前端摄像机有基本视频分析功能。采用无线医护呼叫系统,便于快捷安装,每个床位设置一个呼叫按钮,护士站设置呼叫主机。在污染区的一脱、二脱、更衣处、洁物运输等区域设置门禁系统。整个病区设置一个电子围栏周界报警系统,用于管理病人的出入。
2.7 二次改造电气设计
为满足基础疾病稳定普通型阳性患者收治要求,疫情后期要求对方舱医院功能进行升级。增设集中监护的抢救室、移动医疗设备库房、增加医护工作站等医疗空间,满足基本医技功能要求。增设太平间,太平间预留80 kW电量,双电源供电。抢救室的每个重症病床设置插座6个,采用2路电源交叉供电且配有30 min UPS供电,以提高呼吸机等医疗设备的供电可靠性。部分重症病床设置IT隔离电源系统。护士台增加2组插座,1组6个插座,供医疗人员及相应设备使用。每个集中监护的抢救室增加4台移动式紫外线消毒灯。抢救室重症病床的每个床位单独设置视频监控摄像机、网络数据点,在集中监护的抢救室内的护士台显示每个床位的监控。抢救室重症病床每个床位设置无线救助呼叫按钮,可以一键报警,护士台设置呼叫主机可准确定位报警床位,且护士台设置紧急呼叫按钮,可以在指挥中心呼叫主机显示。太平间及移动医技车处设置监控摄像机,移动医技车处预留网络数据接口。
相较其他建筑类型而言,会展建筑改造方舱医院有着较为明显的优势。会展建筑多为大空间,无多余功能房间,单位电量指标较高,会展综合管沟便于电缆敷设,照度充足,原有消防系统较为完善。本文结合会展建筑的特点,剖析改造方舱医院的供电方案、配电设计、照明设计、防雷接地设计、电气消防设计、智能化设计,供此类项目的电气设计参考。此类项目现场设计工作时间短,现场需要解决大量的实际施工问题,对于设计人员的技术功底和应对能力有着较高的要求。
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