某办公楼改建为医疗建筑的电气设计

黄 荣

(上海中森建筑与工程设计顾问有限公司，上海 200062)

1 概述

随着我国城市化进程的加剧，老龄化社会的到来，二孩政策的全面开展，现有医院已不能满足广大民众对医疗保健需求的日益增长，医院现有用地和医疗、教学设施用房已远远无法满足实际需要，医院的改扩建迫在眉睫。

另一方面，房地产市场面临着总量过剩、结构失衡的挑战，各地政府有着“去库存”压力。因此，改造现有功能过剩的建筑为人民大众急需的医疗建筑，既能满足居民对医疗服务的需求，又使建筑本体的经济效益和社会效益得以充分发挥；不仅盘活库存，促进市场再平衡和经济平稳增长，且改造更新可最大限度地减少能源和材料的消耗，可减少大量建筑垃圾及其对环境的污染。

2 工程概况

本项目位于山东省，将原办公楼(22层结构封顶)改建为妇幼保健院病房楼(以下简称为病房楼)，并紧邻此楼西侧新建门诊楼。

原办公楼为框筒结构，地上22层，地下1层，裙房2层。地下1层为停车库、设备用房；1层为公共大厅、厨房；2层为食堂；3层～22层为办公。地下层层高5.3 m，1层、2层层高5.4 m，其余层高4.2 m；建筑总高度97 m。总建筑面积：32 684 m2，其中地上27 890 m2，地下4 794 m2。

病房楼集医疗、保健、科研、急救于一体，功能涵盖：儿童保健，妇科保健，产科病房，中心手术室，新生儿科，NICU，消毒供应，康复中心、病房等。门诊楼总建筑面积10 800 m2，其中地上建筑面积9 810 m2，地下建筑面积990 m2。地上4层，局部地下1层，建筑高度21.2 m。功能涵盖：门诊室、放射科、多功能厅以及锅炉房、换热站、弱电机房等设备用房。

原办公楼主体结构完工，机电仅配合土建工程进行了部分管线预埋，设备均未安装。

3 改建项目电气设计原则

JGJ 16—2008民用建筑电气设计规范总则中强调，电气设计应做到安全可靠、经济合理、技术先进、整体美观、维护管理方便。不管是新建项目还是改建项目，均以此作为电气设计的基本原则。

改建项目的重要特征是主体结构体系已固定，不能更改。因此，在项目设计时，应尽量避免或减少对结构的影响，如增加荷载、大规模开洞等。项目设计中，各专业均需在原有设计体系下进行设计，以项目总体设计的合理性为设计导向，不能光考虑本专业的合理性，而要求其他专业进行大规模修改。

本项目设计重点：本项目由办公楼改为医疗建筑，建筑功能完全改变。根据医疗建筑相关设计规范，本项目中大量用电设备为一二级负荷，并有一级负荷中特别重要负荷，因此供配电系统改造属于本次设计的重点；医疗建筑内有大量精密仪器，且为人员密集场所，防雷及接地安全设计也是本次设计的重点。

4 供配电系统设计

4.1 原办公楼供配电系统设计

根据原设计图纸，原办公楼供配电系统如下：市政提供2路双重10 kV高压电源至大楼变电所，高压接线采用线路变压器组，变电所内设置2台1 250 kVA干式变压器，低压侧设母联开关。该供配电系统简洁、实用，满足本项目用电需求。变电所内设备布置合理，空间宽裕、舒适。

4.2 病房楼供配电系统设计

根据业主要求，本项目定性为二级医院、妇幼健康服务机构。建标189—2017妇幼健康服务机构建设标准中规定：妇幼健康服务机构的供配电系统和设施应安全可靠，宜采用双重电源供电并配备应急电源，保证不间断供电。JGJ 312—2013医疗建筑电气设计规范中规定：二级医院宜设置应急柴油发电机组，发电机组的供电容量应保证一级负荷中特别重要的负荷用电，并宜保证一级负荷的用电。因此，本项目设置应急柴油发电机，为一级负荷及一级负荷中特别重要负荷提供应急电源。

医院属于一级重要用电客户，除保证一二级负荷的可靠性外，尚需保证三级负荷如各病房内的用电连续性。原高压接线采用线路变压器组，高压侧不联络，当其中一路10 kV高压电源发生故障时，该10 kV电源所配接的变压器停止工作，另一台变压器承担不了本项目的所有用电，势必需要切除部分三级负荷，影响医院的正常运行。因此，本项目10 kV高压配电系统采用单母线联络，一路10 kV电源失电，另一路10 kV电源能满足本项目内所有用电需求。

根据项目性质、负荷容量计算、供电可靠性、节能设计等因素，本项目病房楼设置3台1 000 kVA变压器，其中一台专供季节性空调设备，另两台供照明、动力等设备用电；门诊楼设置2台630 kVA变压器，供门诊楼所有用电负荷；设置一台柴油发电机，发电机长行功率为656 kW(820 kVA)，供配电一次接线系统见图1，设计思路如下：

1)G为柴油发电机组，作为公网电源的备用电源和安全设施的应急电源。

2)Ⅰ段母排为TR01变压器配电母排；Ⅱ段母排为TR02变压器配电母排；Ⅲ段母排为一级负荷应急电源段，为安全设施负荷(需由应急电源或安全设施电源提供电源的用电设施，本文称其为安全设施负荷，安全设施负荷包括一级负荷中特别重要负荷及一级负荷中的消防用电设备)提供应急电源；Ⅳ段母排为一级负荷备用电源段，为其他一级负荷提供备用电源。

3)当公网的两路10 kV电源或其中一路10 kV电源正常供电时，用电设备由TR01变压器Ⅰ段母排、TR02变压器Ⅱ段母排供电；开关状态：QF1，QF2合上，QF00断开。

4)当其中一台变压器进行维护检修或发生故障时，假如Ⅰ段母排停电，分段断路器(QF00)合上，Ⅱ段母排给Ⅰ段母排提供电源，保证本项目全部一、二级负荷供电需求。此种情况下，部分三级负荷需断电。开关状态：QF01，QF00，QF02三个开关，仅合其中的两个。

5)当公网的两路10 kV电源均失电，启动柴油发电机组G，由柴油发电机组提供电源。此时消防设备不是运行在火灾扑救状态，G作为公网电源的备用电源供电。当发生火灾时，且公网的两路电源均失电，断开Ⅳ段母排的电源，G将作为应急电源仅向Ⅲ段供电。开关状态：QF1，QF2断开。

6)配电至三级负荷的断路器，带失压脱扣器。

5 设备用房

在合理设计供配电系统的前提下，设备用房的选址也是本项目的设计重点。在建筑专业满足医院使用功能的前提下，水暖电设备用房的选址需根据原有设置位置及三专业统筹协调确定。原办公楼地下室现状：建筑主体投影线下方区域(Ⅰ区)层高5.3 m，主体建筑投影线外侧区域(Ⅱ区)层高3.9 m；Ⅰ区主要功能为设备用房，有变电所、空调冷冻机房、送排风机房、消防泵房及消防水池；Ⅱ区主要为停车库。

在项目设计中，变电所、柴油发电机房、应急配电间应集中布置，但在改建项目设计中，应根据实际情况，视情况采用集中或分散设置。本项目中一二级负荷主要集中在病房楼内，柴油发电机房理应设于病房楼内。但柴油发电机房除满足净空高度外，尚需进、排风井，排烟井。病房楼内难以新增进、排风井，排烟井，否则导致建筑功能布置不合理，且改造成本大。因此，综合考虑将柴油根据现有变电所空间形状，通过多次摆布，合理利用空间，在没有加大变电所尺寸的情况下，合理排布了高低压配电柜。

6 防雷接地设计

本项目结构主体已封顶，隐蔽工程施工完成。本项目体量未变，预计雷击次数保持不变。但建筑功能改变，原为办公楼，现为医院，属人员密集场所，导致防雷类别由三类防雷建筑物变为二类防雷建筑物。在改造项目中，需做好防雷接地系统中防雷引下线及接地装置等隐蔽工程的安全设置。

防雷引下线可以利用建筑物的钢筋，也可以采用在外墙外表面明敷的圆钢或扁钢。本项目原防雷引下线及接地装置均利用结构体内的钢筋，为满足二类防雷建筑引下线的间距要求，部分引下线之间增设引下线，采用直径为12的热镀锌圆钢。为保证接地的可靠性，沿建筑物外圈增设闭合敷设的人工接地体，该接地体通过原办公楼设计时预留的接地甩点与大楼接地装置可靠连接。

7 结语

改建项目设计中，需熟读原设计图纸，深入现场勘查，合理利用现有配置，在满足规范的基础上，以项目总体设计的合理性为设计导向，使改建项目获得最大社会效益。