医疗建筑供配电系统设计关键措施课件

中国建筑西南设计研究院有限公司CSWADI

2019.10.30建筑照明的建筑照明的设计

管理设计管理目

录CONTENTS一、医疗建筑的用电特点二、负荷分级及自动恢复供电时间三、满足自动恢复供电时间的供电原则四、医疗建筑电源配置方案五、医疗建筑供电措施六、重要医疗场所及设施供电措施表七、初步设计阶段的用电指标八、医疗建筑装机容量指标案例C

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I中国建筑西南设计研究院中国建筑西南设计研究院C

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一、医疗建筑的用电特点

随着现代医疗科学技术的发展，越来越多的医疗电气设备和医用电子仪器得到广泛应用，比如：质子、重离子治疗机、核磁共振（7.0TMRI）、正电子发射型磁共振成像系统（PET/MR）、X线正电子发射断层扫描仪（PET/CT）、X线立体定向放射治疗系统（Cyber

knife）、螺旋断层放射治疗系统（TOMO）、磁共振放疗系统——MR-linac、电子直线加速器等，先进的监护系统(ICU、CCU、RCU)大量应用于医院临床诊断、治疗和检测。

医疗建筑用电设备种类繁多，用途各异，为确保对患者实施及时的诊断、抢救、治疗，确保医疗电气设备的可靠、持续供电，是医疗建筑供配电设计的主要内容。序号设备分类举例主要用电设备特征用电特点1医用电子仪器设备生物电诊断、呼吸、血相测定装置、睡眠呼吸治疗仪器、传感器、信号处理、显示单相负荷热、2光学器具、仪器及内窥镜设备心及血管、有创、腔内手术用内窥镜、眼科光学仪器3超声仪器设备彩超、超声介入/腔内诊断设备超声波发射、扫描、接收、信号处理、显示4医用激光仪器设备激光诊断仪、激光手术和治疗设备激光发射器、传感器、信号处理、显示5医用高频仪器设备高频手术和电凝设备；微波、射频治疗设备高频电波发生器6物理治疗及康复设备电疗、磁疗、光谱治疗、高压电位治疗仪等高中频电波发生器、光、磁等用电；高压氧仓高压氧气体压缩机三相负荷中国建筑西南设计研究院C

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I1、医疗用电设备的分类

表1-1序号设备分类举例主要用电设备特征用电特点7医用磁共振设备MRI永磁型、常导型、超导型核磁共振主机系统、磁体水冷机系统磁体水冷机系统24小时可靠用电，水冷机单独配电8医用X射线设备X线诊断、治疗设备；CT、DSA、DR高压发生器三相、瞬时负荷大9医用高能射线设备直线加速器、Cyberknife、回旋加速器、中子治疗机、质子治疗机、重离子治疗机、螺旋断层放射治疗系统（TOMO）、回旋加速器等加速器、水冷机三相、瞬时负荷大,水冷机单独配电10医用核素设备钴60治疗机、后装机控制系统；气动、电动机构正电子发射计算机断层显像(PET)、单光子发射计算机断层显像（SPECT）照相机及计算机X线正电子发射断层扫描仪（PET/CT）、单光子发射计算机断层扫描仪（SPECT/CT）高压发生器（同CT）三相、瞬时负荷大正电子发射型磁共振成像系统（PET/MR）主机系统、磁体水冷机系统（同MRI）磁体水冷机系统24小时可靠用电，水冷机单独配电中国建筑西南设计研究院C

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I1、医疗用电设备的分类

表1-2序号设备分类举例主要用电设备特征用电特点11临床检验分析仪器血液、生化、免疫、细菌、尿液、生物、血气、基因分析仪器电子设备对电压敏感，以单相设备为主，也有三相的12医用化验和基础设备培养箱、离心机、病例分析、血液化验设备等电机或电热设备13体外循环和血液处理设备人工心肺设备、血液净化设备、体液处理设备驱动装置和控制系统需要可靠电源保证14手术室、急救室、诊疗室设备及器具手术、急救装置；呼吸设备；婴儿保育设备；输液辅助设备；手术灯泵类、电热需要可靠电源保证负压吸引装置、电动液压手术台、冲洗、通气、减压器具电机类、泵类15口腔科设备口腔综合治疗台、牙钻机、牙科椅、洁牙补牙设备、口腔灯泵类、电机、照明器类口腔综合治疗台单独供电16消毒、清洗、灭菌设备电蒸汽、干热、高压电离灭菌设备；超声消毒设备电热设备三相负荷17医用冷疗、低温、冷藏设备低温治疗仪、氩氦刀B超、泵类、控制装置需要可靠电源保证医用低温、冷藏、冷冻设备压缩机重要设备需要可靠电源保证中国建筑西南设计研究院C

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I1、医疗用电设备的分类

表1-3类别序号医用设备甲类大型医用设备1重离子放射治疗系统2质子放射治疗系统3正电子发射型磁共振成像系统（英文简称PET/MR）4高端放射治疗设备。指集合多模态影像、人工智能、复杂动态调强、高精度大剂量率等精确放疗技的放射治疗设备，目前包括X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife）、螺旋断层放射治疗系统（TOMO）HD和HDA两个型号、Edge和VersaHD等直线加速器5首次配置单台（套）价格在3000万元人民币（或400万美元）及以上的大型医疗器械乙类大型医用设备1X线正电子发射断层扫描仪（PET/CT，含PET）2内窥镜手术器械控制系统（手术机器人）364排及以上X线计算机断层扫描仪（64排及以上CT）41.5T及以上磁共振成像系统（1.5T及以上MR）5直线加速器（含X刀，不包括列入甲类管理目录的放射治疗设备）6伽玛射线立体定向放射治疗系统（包括用于头部、体部和全身）7首次配置的单台（套）价格在1000—3000万元人民币大型医疗器械中国建筑西南设计研究院C

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I2、甲乙类大型医疗设备分类——《大型医用设备配置许可管理目录》（2018年版）

表1-4C

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ICT机直线加速器DSAMRIDR

γ-刀中国建筑西南设计研究院C

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I质子治疗机X线立体定向放疗系统Cyberknife

中国建筑西南设计研究院7.0T

MRI磁共振放疗系统MR-linac螺旋断层放疗系统TOMO达芬奇手术机器人中国建筑西南设计研究院

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二、负荷分级及自动恢复供电时间一）、根据重要性进行负荷分级(JGJ312-2013)

医疗建筑用电负荷应根据负荷供电可靠性要求及中断供电对生命安全、人身安全、经济损失等所造

成的影响程度进行分级，见下表：中国建筑西南设计研究院C

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医用气体供应系统中的真空泵、压缩机、制氧机等设备及其控制与报警系统负荷等级应为一级。二）、备用电源自动恢复供电时间要求

1、医疗场所应根据对电气安全防护的要求分为下列三类:

0

类:

不使用医疗电气设备接触部件的医疗场所;

1

类:

医疗电气设备接触部件需要与患者体表、体内(除2

类医疗场所所述部位外)接触的

医疗场所;

2

类:

医疗电气设备接触部件需要与患者体内接触、手术室以及电源中断或故障后将危及

患者生命的医疗场所。

2、医疗场所的用电设备在工作电源中断或供电电压骤降10%及以上，备用电源应按表3.

0.

2

规定的切换时间投入。中国建筑西南设计研究院C

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I二）、备用电源自动恢复供电时间要求

表中要求备用电源自动恢复供电时间分为三挡：

t≤0.5s；

0.5s≤t≤15s;

t>15s中国建筑西南设计研究院C

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I三、满足自动恢复供电时间的供电原则

1、备用电源自动恢复供电时间t≤0.5s的负荷

一般采用市电及柴油发电机电源，双电源末端自动切换供电，保障3小时以上持续供电，另外必须设置UPS不间断电源装置；安全照明也可由EPS

替代上述的UPS供电。

问题：血液透析设备是否需要设置UPS电源供电？

JGJ312-2013规定涉及生命安全的设备t≤0.5s;

GB16895.24-2005

及GB51039-2014《综合医院建筑设计规范》规定为0.5s≤t≤15s。

2、0.5s≤t≤15s的负荷

针对双市电方案，可采用双市电末端自动切换供电，

单市电方案需采用市电+油机自动切换供电，同时要求柴油发电机15s内向规定的用电负荷供电。

3、t>15s

的负荷

无特别要求，可以自动或手动连接到备用电源上。中国建筑西南设计研究院C

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四、医疗建筑电源配置方案

医疗建筑的供电系统方案需同时满足负荷等级及恢复供电时间要求

方案1

：

两个10kv电源+柴油发电机组+UPS的电源配置。

两个10kv电源同时工作互为备用，采用单母线分段接线，分列运行并设置联络开关。

二、三级医院有大量的一级负荷，对备用电源恢复供电时间在0.5s≤t≤15s，双市电同时工作、末端切换完全满足该要求。

一级负荷中的特别重要负荷，一般设置自启动柴油发电机组作为应急电源，同时为满足恢复供电时间t≤0.5s的负荷要求，还需设置UPS电源装置，其应急供电时间为15min。

方案特点：

一个10KV电源中断供电，另一个能保障全部负荷用电；一路电源失电会出现50%负载短时失电。

发电机容量配置相对合理，仅需按照一级负荷中的特别重要负荷和消防负荷选取，也可根据营运要求保障部分一级负荷。

结论：推荐使用！中国建筑西南设计研究院C

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I方案2：两个10kv电源+柴油发电机组+UPS的电源配置。

两个10kv电源一用一备的单母线分段接线，发电机、UPS配置同方案1

方案特点：

当由市电来满足部分一级负荷备用电源恢复供电时间在0.5s≤t≤15s的要求时，需征求电力部门意见，设置BZT装置；

如果电力部门不允许采用BZT装置，则需要将该部分负荷全部由发电机供电，发电机容量加大。

当工作电源失电或电源正常切换时，100%的负载短暂失电。

结论：当电力部门同意采用备自投BZT装置时，可以采用中国建筑西南设计研究院C

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I方案3

：两个10kv电源+柴油发电机组+UPS的电源配置。

两个10kv电源采用一用一备的单母线接线。

方案特点：

采用两个10kv电源一用一备的单母线接线，满足对没有中断时间限制的二级负荷供电要求，但不满足一级负荷要求，故，全部的一级负荷需要由备用柴油发电机组供电。

当工作电源失电或电源正常切换时，100%的负载短暂失电。

结论：不推荐中国建筑西南设计研究院C

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方案4

：

3个10kv电源+柴油发电机组+UPS的电源配置。

3个10kv电源中，2个电源同时工作分担50%负载，1个热备用，采用单母线分段接线，分列运行并设置联络开关。

通常备用电源C

按照N-1原则选取，即50%

方案特点：

与方案1类同，但系统能提供的容量较大，初期投入较高。

结论：大容量系统推荐使用！中国建筑西南设计研究院C

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1、220/380V

低压系统主接线

采用变压器两两联络的单母线分段接线，分列运行，两台变压器低压侧设置联络开关（手动/自动）；

设置应急负荷母线段和保障负荷母线段，建议有条件的情况下，设置一级负荷中特别重要母线段。五、医疗建筑供电措施中国建筑西南设计研究院C

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2、低压配电系统保障措施

1）一级负荷

消防负荷及一级负荷中的特别重要负荷应采用双电源末端自动切换供电；

一级负荷的两路电源应在末端配电箱处自动切换，要以保障备用电源自动恢复供电时间为前提。百级手术室净化空调器的风机，和保证压力梯度的送排风机应采用双电源末端自动切换供电；

2）二级负荷：采用专用回路供电。

3）对于大型医疗设备，由变电所专用回路放射式供电；当其设备容量大或数量较多时，宜配置专用变压器。电源系统及供电线路应满足大型医疗设备对于电源内阻的要求。

提示：多数设备对电源内阻有要求，电源及线路的导体截面应满足该要求。

4）设备主机和冷水机应分别供电的医疗设备包括：MRI，直线加速器，回旋加速器，中子治疗机，质子治疗机，个别的CT（如西门子的双源CT有类似要求）

5）按照负荷性质设置干线系统，非消防负荷可分为：照明及小动力、普通动力、医疗动力、空调、特殊用电（厨房、餐厅），其中，也有把照明和插座分别设置系统的做法。其中，发电机保障的负荷也需要独立系统。中国建筑西南设计研究院C

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3、JGJ312中影像科、放射治疗室、核医学室负荷分级提示：

1）影像科的诊断设备：诊断用DR、CR、CT属于二级负荷，应可采用专用回路供电，JGJ312中断供电时间小于15s的要求不尽合理；

2）影像科的诊断设备：MRI属于二级负荷，但由于JGJ312中，第6.2.2条，要求双电源供电，供电措施可按照一级负荷；

3）影像科的诊疗设备：治疗用CT、DSA血管造影设备用电为一级负荷；DSA血管造影设备与检查室(2类场所）应分别供电。

4）放射治疗室诊疗设备：后装机、钴60、伽玛刀、深度X线治疗机、直线加速器、回旋加速器、中子治疗机、质子治疗机为一级负荷；

5）核医学室诊疗设备：PET、ECT、PET-CT为一级负荷。中国建筑西南设计研究院C

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4、非消防应急照明供电措施

1）手术室、急诊抢救室的安全照明（照度应按照正常照明的照度值），按照一级负荷中特别重要负荷供电，采用UPS作为应急电源；

2）重症监护室、早产儿室、DSA心血管造影检查室、产房、术前准备、术后复苏室、麻醉室等的备用照明（照度可按照正常照明的照度值或正常照度的50%），按照一级负荷中特别重要负荷供电，采用UPS作为应急电源；

3）急诊通道、化验室、药房、血库、病理实验与检验室等区域，需确保医疗工作正常进行的场所，应设置备用照明（照度可不低于正常照明照度值的10%

），按照一级负荷供电，可采用建筑走道备用照明（同属于一级负荷）供电系统供电；

4）病房入口门廊照明，接入走道备用照明电源。中国建筑西南设计研究院手术室IT配电箱

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5、

医用IT系统及UPS的设置

2类医疗场所，用于维持生命、外科手术、重症患者的实时监控和其他位于患者区域的医疗电气设备及系统的回路，均应采用医疗场所局部IT系统供电,同时，涉及生命安全的电气设备及照明负荷自动恢复供电时间t≤0.5s，需要由UPS电源装置供电。

手术室集中设置

UPS机房UPS电源装置集中设置方案中国建筑西南设计研究院C

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I区域供电主机UPS机房取消区域供电主机

区域供电主机UPS电源及IT系统结合，分散设置方案

5、

医用IT系统及UPS的设置

智能医疗电力保障系统，集成了UPS电源、IT系统隔离、绝缘检测、电能净化、集中监控、远程服务等功能，提供整体解决方案。

特点：备用电源分散供电，供电可靠性高，能够提供更清洁的电能,可实现智能化的运维服务。

在净化夹层设置电源装置，需要考虑合适的环境条件。

电池组

隔离模块

谐波抑制区域供电主机中国建筑西南设计研究院C

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6、漏电保护装置的选择

1)1类医疗场所TN系统供电

额定电流不大于32A的终端回路，应采用30mA的剩余电流动作保护器。

2)2类医疗场所TN

系统中，下列回路采用不超过30mA的电磁式剩余电流动作保护器(RCD)

:

a）

手术台驱动机构供电回路;

b）X

射线设备供电回路;

c）额定功率大于5kVA

的设备供电回路;

d）非生命支持系统的电气设备供电回路;

3)

GB13955-2017《剩余电流动作保护装置安装和运行》中，5.8条规定：对应用于电子元器件较多的电气设备，电源装置故障含有脉动直流分量时，应选用A型剩余电流保护装置。

《医疗建筑电气设计规范》JGJ312-2013

第9.3.7条，1类和2类医疗场所应选择安装A型或B型剩余电流保护器。序号负荷类型10kV市电双回路末端切换应急电源2类医疗场所采用医疗场所局部IT系统备注柴油发电机UPS或备用蓄电池组UPS1、公共设施设备1）电梯(医梯、客梯、污梯、消防梯)2√√2）生活泵2√√3）潜水泵、污水泵、雨水泵2√√4）信息机房2√√√5）制氧站、压缩空气站、中心吸引2√√当制氧设备台数较多时，可部分接入发电机系统6）火灾应急照明、安全照明2√√√7）变电所2√√8）消防控制室2√√√9）走道保障照明2√√10）挂号、收费照明插座2√√11）所有消防动力设备（风机、水泵、防火卷帘等）2√√中国建筑西南设计研究院C

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六、重要医疗场所及设施供电措施表1、公共设施设备供电措施表6-1：序号负荷类型10kV市电双回路末端切换应急电源2类医疗场所采用医疗场所局部IT系统备注柴油发电机UPS或备用蓄电池组UPS2、特殊医疗用房及设备1）治疗室、抢救室照明2√√2）新生儿科病房照明2√√3）重症监护室、早产儿室、急诊抢救室2√√√√UPS电源仅承担生命安全保障系统及安全照明供电4）手术室、2√√√√5）手术部准备室、恢复室、麻醉室等2√√√6）手术部走道照明2√√7）手术部辅助房2√√8）输血科储血、血库2√√9）手术部办公用房2√10）DSA心血管造影检查室（介入手术用电）2√√√√UPS电源仅承担生命安全保障系统及安全照明供电中国建筑西南设计研究院C

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I2、特殊医疗用房及设备供电措施表6-2：序号负荷类型10kV市电双回路末端切换应急电源2类医疗场所采用医疗场所局部IT系统备注柴油发电机UPS或备用蓄电池组UPS2、特殊医疗用房及设备11)配液室照明、插座、设备2√√12)IVF实验设备2√√√UPS仅针对允许供电时间小于0.5s设备13)检验科临床检验分析设备、仪器2√√√UPS仅针对允许供电时间小于0.5s设备14)净化空调（含末端）2√15)百级手术室中，维持洁净等级要求的送排风系统2√√16)急诊部除普通空调、动力外照明、插座2√√17)血液透析2√√透析机自带备用电源18)分娩室、产房2√√√UPS主要供备用照明,不含下列设备:移动病床（2kW）,洗婴器（0.2kW）,暖箱（0.6kW）中国建筑西南设计研究院C

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I2、特殊医疗用房及设备供电措施表6-3：科室项目名称负荷等级10kV市电双回路末端切换柴油发电机UPS备注核医学科正电子发射计算机断层显像(PET)一级负荷2√正电子发射型磁共振成像系统（PET/MR）2√主机和冷水机均应由变电所分别双电源供电X线正电子发射断层扫描仪（PET/CT）2√单光子发射计算机断层显像（SPECT）2√回旋加速器2√放疗科直线加速器LA一级负荷2√√主机和冷水机均应由变电所分别双电源供电，部分设备需要UPS电源，比如真空泵中子治疗机2√√质子治疗机2√√重离子放疗2√√螺旋断层放射治疗系统（TOMO）2√√X线立体定向放射治疗系统（Cyberknife）2√√X刀2√√医用直线加速器，TrueBeam型、TrueBeamSTX型（瓦里安），Axesse型（医科达）2√√磁共振放疗系统——MR-linac2√主机和冷水机均应由变电所分别双电源供电伽玛射线立体定向放射治疗系统2√钴60治疗机2√后装机2√模拟定位机2√X射线深部治疗机2√2√X射线浅部治疗机中国建筑西南设计研究院C

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I3、大型医疗设备供电措施表6-4：科室项目名称负荷等级10kV市电双回路末端切换柴油发电机UPS备注放射科X线计算机断层扫描仪（CT）二级负荷2磁共振成像设备（MRI）二级负荷2√主机和冷水机均应由变电所分别双电源供电直接数字化X射线摄影系统DR二级负荷2计算机X线摄影CR二级负荷2数字减影血管造影(DSA)一级负荷2√经皮经肝胆管造影和引流（PTC和PTCD）一级负荷2√乳腺钼靶二级负荷2介入医学（治疗）科超声介入（B超引导)一级负荷2√放射介入（DSA、CT、MRI引导）2√内镜科内窥镜手术器械控制系统（达芬奇手术机器人）一级负荷2√经内镜逆行胰胆管造影术(ERCP)2√主要设备：DSA或胃肠造影X光机纤维支气管镜2√上、下消化道镜2√胆道镜2√C臂CT2√杂交手术室数字减影血管造影(DSA)一级负荷2√√中国建筑西南设计研究院C

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I3、大型医疗设备供电措施表6-5：中国建筑西南设计研究院C

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I七、初步设计阶段的用电指标1

按照相关专业的提资进行负荷计算的内容包括：1）为大楼服务的机电设备如：风机、水泵、电梯、空调机组、智能化设备等；2）大型医疗设备用电2

对于照明、小动力及无具体数据的普通医疗设备用电，按照单位指标法进行估算，见表7-1~7-3。序号功能照度标准总用电指标合计安全照明用电指标保障照明用电指标普通照明用电指标保障小动力用电指标普通小动力用电指标功能参照功能（lx）(W/m²)(W/m²)(W/m²)(W/m²)(W/m²)(W/m²)1诊室300.00408322治疗室300.00408323超声科300.00608524化验室照明检验科500.0025255化验室设备检验科1201206小型化验室全面积500.0012018.5101.57实验室设备区设备用电病理科设备区1201208IVF试管婴儿500.0011015959手术部（空调以外的照明、小动力）全面积750.00100307010手术室（空调以外的照明、小动力）手术室面积750.002103018011术前准备、术后复苏、麻醉300.004083212手术部辅房走道、办公200~3003082213手术部净化空调机组全面积12012014急诊抢救室300.002091115候诊室200.00308.2521.7516挂号厅200.00308.2521.7517挂号室办公300.0060852中国建筑西南设计研究院C

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I表7-1按6~10KVA/间及辅助用电序号功能照度标准总用电指标合计安全照明用电指标保障照明用电指标普通照明用电指标保障小动力用电指标普通小动力用电指标功能参照功能（lx）(W/m²)(W/m²)(W/m²)(W/m²)(W/m²)(W/m²)18病房100.00304.525.519新生儿病房100.00304.525.520护士站300.0050483821药房500.00401.51226.522重症监护300.002091123