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医疗建筑等电位设计综述
2016-10-26 08:47:33  作者:李家驹  来源:中国中元国际工程有限公司  
  •   辅助等电位联结与局部等电位联结概念容易混淆,本文介绍了等电位联结的概念和分类。从设计师角度出发,探讨医疗建筑中总等电位联结、局部等电位联结、辅助等电位联结的具体设计做法。
  •   1 引言

      等电位联结的应用在日常生活中随处可见,飞机、汽车、轮船、建筑等领域均有着广泛应用,可有效减少电气安全事故和保障电子设备的正常运行。医疗建筑属于电气事故危险性大的特殊场所,病患对电击事故的应对和摆脱能力差,发生电气事故或电气火灾的后果严重。

      2 等电位联结

      等电位联结是将分开的导电体用导线作电气连接,使其电位相等或相近。在建筑物内,将结构钢筋、金属管道、电气设备金属外壳、PE线等大型导电体相互连通,使之电位相等或电位相近,形成准等电位法拉第笼,以防止人身电击、电气火灾和爆炸等灾害,即保护性等电位联结。保护性等电位联结根据其联结范围,分为总等电位联结、辅助等电位联结及局部等电位联结。

      3 总等电位联结

      以某医院为例,其建筑内等电位联结关系如图1所示。

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      图1 医疗建筑等电位联结示意图

      对于建筑主体结构混凝土柱、剪力墙、楼板内钢筋网,采用常规土建施工方法:绑扎、螺丝、对焊或搭接连接可视为电气贯通。在IEC 62305-3:2010《Protection against lightning-Part3:Physical damage to structure and life hazard》附件E.4.3.6条:“根据早期的研究成果,可认为至少3根钢筋捆绑形成电气导电链路,因此,实际上所有主钢筋是电气上互连的。对钢筋混凝土建筑物的测试也证实了此结论。”另,GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》中第4.3.5条第6款及其条文说明详细论述了此观点。如预埋连接板与主体钢筋连接,应采用焊接或螺栓紧固的卡夹器连接。

      等电位联结设计思路可由其范围入手,由小至大依次考虑。首先考虑辅助等电位联结,再由辅助等电位联结组成局部电位联结,最后做总电位联结。利用建筑内结构钢筋网将各处等电位联结连通,组成准等电位法拉第笼。

      在部分工程设计中,总电位联结的做法通常为在变电所内设置一处总等电位联结点MEB,将电源进线PE(PEN)母排、各专业进出建筑物金属管道(如给水管、排水管、热力管、燃气管、医疗气体管道等)分别敷设40×4镀锌扁钢或25mm2铜导线与MEB连通,MEB再与接地装置连通,完成总等电位联结。

      如建筑平面面积较大,各专业进出建筑物金属管道位置较分散,且距离变电所MEB较远,那么水平敷设的MEB线路多、路径长,不易施工而且多此一举。

      施工图设计阶段,应请设备专业提供给水管、排水管、热力管、燃气管、医疗气体管道等进出户具体位置,在各金属管道进出户处就地各自做总等电位联结,利用就近混凝土柱内主筋作为接地引下线,直接与接地装置连通。总等电位联结做法示意如图2所示。

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      图2 总等电位联结做法示意图

      图例说明:

      “A”预埋连接板:钢筋混凝土柱或剪力墙内主筋引出,预留在墙面或结构柱面。连接线可采用40×4热镀锌扁钢,预埋连接板采用规格为120×60×6(宽×高×厚)的钢板。

      “J”电梯机房接地引下线:利用钢筋混凝土柱内主筋作为电梯机房的接地引下线,上与机房内的预埋连接板和井道钢轨连通,下与接地装置连通。

      “Y”大型医技设备接地引下线:利用钢筋混凝土柱内主筋作为大型医技设备间的接地引下线,上与设备间的预埋连接板连通,下与接地装置连通。

      “X”信息机房接地引下线:利用钢筋混凝土柱内主筋作为信息机房的接地引下线,上与机房内的接地网连通,下与接地装置连通。

      “D”强、弱电井道接地引下线:利用钢筋混凝土柱内主筋作为强弱电井道的接地引下线,每层井道间内用25×4热镀锌扁钢做等电位联结并与预埋连接板连通,与接地装置连通。

      做法1:变电所总等电位联结,将变压器及柴油发电机出线的PE(PEN)线,通过一根MEB线与总等电位端子箱连接。变电所及柴油机房内的敷设环形接地网,连通变压器金属外壳、配电柜金属外壳、基础钢轨及预埋件,利用钢筋混凝土柱内主筋作为接地引下线,下与接地装置连通。

      做法2:弱电进线间等电位联结,将电话、电视、信息进线的金属保护套管、金属屏蔽层、弱电系统入户浪涌保护器采用不小于6mm2铜导线或25×4热镀锌扁钢与就近混凝土柱上预埋连接板连接,利用钢筋混凝土柱内主筋作为接地引下线,下与接地装置连通。

      做法3:设备管道入户等电位联结,在给水管、排水管、热力管、燃气管、医疗气体管道入户处,采用25×4热镀锌扁钢与就近混凝土柱上预埋连接板连接,利用钢筋混凝土柱内主筋作为接地引下线,下与接地装置连通。

      4 医疗场所局部等电位联结

      医院的医疗场所根据电气安全防护要求分类,共分为三类。

      0类场所:不使用医疗电气设备接触部件的医疗场所。如诊室、医生办公室、检验科及病理科实验房间、药剂冷库、输血科、中心供应室等。

      1类场所:医疗电气设备接触部件需要与患者体表、体内(除2类场所所述部位以外)接触的医疗场所。如门诊治疗室、急诊观察及处置室、病房、产房、婴儿室、血液透析室、功能检查室、放射治疗室、高压氧舱等。

      2类场所:医疗电气设备接触部件需要与患者体内(指心脏或接近心脏部位)接触以及电源中断或故障后将危及患者生命的医疗场所。如急诊抢救室、早产儿监护室、重症监护室(ICU)、心血管造影检查室(DSA)等。

      JGJ 312-2013《医疗建筑电气设计规范》第5.4.4条:“2类医疗场所除手术台驱动机构、X射线设备、额定容量超过5kVA的设备、非生命支持系统的电气设备外,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”。

      4.1 2类场所局部等电位做法

      2类场所中以手术室为例,局部等电位做法如图3所示。

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      图3 手术室局部等电位联结示意图

      在2类场所中,为了限制泄漏电流产生的电压升高,医疗设备裸露导体和局部等电位之间的允许电位差值不应大于50mV。插座的保护导体端子、固定设备的保护导体端子或外界可导电体和局部等电位母排之间的导体电阻不应大于0.2Ω(从任何点到局部等电位0.1Ω)。

      在手术室内设置LEB局部等电位端子箱,通过40×4热镀锌扁钢与混凝土结构柱或楼板内主筋连通。本作法中,IT系统配电箱设等电位排,连接配电箱金属外壳和隔离变压器金属外壳,TN-S系统配电箱设PE排,均接入手术室LEB端子排。应保证等电位联结的连接质量,并适当提高连接线的导体截面。可采BVR-1×6mm2作为联接线,并设有黄绿相间色标以便识别。

      需要注意2类场所中医疗IT系统不允许单独设置接地极,应和大楼主体共用接地装置。在2类场所中做局部等电位联结的目的是保障场所内处于同一个电位,如果为IT系统单独设置接地极,将可能与TN-S系统之间产生电位差,增加电击事故的可能性。

      4.2 1类场所局部等电位做法

      1类场所中以病房为例,局部等电位做法如图4~图6所示。

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      图4 病房局部等电位联结示意图


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      图5 病房卫生间局部等电位联结示意图


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      图6 病房等电位联结平面图

      根据JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》第12.8.10条及GB 51039-2014《综合医院建筑设计规范》第8.3.6条规定,均要求在1类、2类场所做局部等电位联结。在实际工程设计中,2类场所和1类场所的浴室往往是设计重点,而1类场所中的病房房间容易忽视,遗漏等电位设计。

      病房淋浴间做局部等电位联结,在洗手盆下方设置LEB局部等电位端子箱,通过40×4热镀锌扁钢与混凝土结构柱或楼板内主筋连通。

      病房房间内做局部等电位联结,在病床床头下地面设置LEB局部等电位端子箱,通过40×4热镀锌扁钢与混凝土结构柱或楼板内主筋连通。床位附件所有金属管道及构件、插座PE线等均做等电位联结,并在医疗槽上预留接地端子。

      5..结语

      随着医疗科技进步,医院内应用的电气设备日益增多,发生电气安全事故的几率随之增加。等电位设计是医疗电气设计的一小部分,却是关乎生命安全的重要一环。

      参考文献

      [1] 中国建筑东北设计研究院.JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

      [2] 中国建筑标准设计研究院.15D502等电位联结安装[M].北京:中国计划出版社,2015.

      [3] 中国建筑设计研究院.GB 51039-2014综合医院设计规范[S].北京:中国计划出版社,2014.

      [4] 中国建筑设计研究院.JGJ 312-2013医疗建筑电气设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

      [5] 中国机械工业联合会.GB 50057-2010建筑物防雷设计规范[S].北京:中国计划出版社,2011.

      [6] 国际电工委员会.IEC 62305-3:2010 Protection against lightning-Part3:Physical damage to structure and life hazard[S],2010.

      [7] 英国卫生部.Health Technical Memorandum_06-01_Part_A Electrical services supply and distribution[S],2014.

     

     

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