Modernizacja systemu zasilania szpitala: niezawodne rozwiązanie rezerwowe dla kompleksu medycznego w Manili

Przegląd projektu

Znajdujący się w sercu Metro Manila 500-lożkowy kompleks medyczny św. Rafała obsługuje codziennie ponad 1200 pacjentów i działa 24 godziny na dobę, zapewniając funkcjonowanie krytycznych systemów wspomagania życia, sal diagnostyki obrazowej oraz centrów chirurgicznych. Przestarzała infrastruktura – pierwotny niskonapięciowy system dystrybucji zainstalowany w 1998 r. – powodowała częste spadki napięcia, zniekształcenia harmoniczne przekraczające granice określone w normie IEEE 519 oraz niezgodność z wymogami bezpieczeństwa przeciwpożarowego zgodnie z aktualizowanym kodeksem elektrycznym Filipin (PEC), artykuł 3.2.4. W 2023 r. szpital zlecił kompleksową modernizację instalacji elektrycznej w szpitalu w celu zapewnienia nieprzerwanego zasilania we wszystkich strefach klinicznych. Zakres prac obejmował pełną wymianę głównych tablic rozdzielczych, integrację automatycznego przełącznika źródeł z podwójnym zasilaniem, ograniczenie zniekształceń harmonicznych oraz montaż systemów szyn zbiorczych o klasie odporności pożarowej UL 910 z niską emisją dymu i bezhalogenowych (LSZH) na trzech piętrach o najwyższym ryzyku.

Analiza wyzwań

Obiekt zmagał się z czterema powiązanymi wyzwaniami zagrażającymi bezpieczeństwu pacjentów i zgodności z przepisami regulacyjnymi. Po pierwsze, starsze wyzwalacze termiczne w obudowach przemysłowych ulegały zmęczeniu cieplnemu, co powodowało nieuzasadnione wyłączenia podczas szczytowego obciążenia urządzeń MRI i dializatorów. Po drugie, nieliniowe urządzenia medyczne — w tym skanery MRI 3T, cyfrowe jednostki PET-CT oraz diodowe oświetlenie operacyjne — generowały całkowitą zniekształcenia harmoniczne napięcia (THDv) przekraczające 12% na głównym rozdzielnicu niskiego napięcia (LV), co pogarszało trwałość sprzętu oraz wyzwalano fałszywe alarmy w systemach monitoringu oddziałów intensywnej terapii (ICU). Po trzecie, istniejące kanały szynowe z izolacją z PVC nie spełniały obecnych wymagań normy PEC dotyczących odporności na ogień w obiektach służby zdrowia, stwarzając niedopuszczalne ryzyko utrudnienia ewakuacji. Wreszcie ręczna synchronizacja agregatów prądotwórczych powodowała przestoje trwające od 12 do 18 sekund w czasie awarii sieci energetycznej — co było niedopuszczalne w oddziałach zależnych od wentylatorów oraz w neonatalnych oddziałach intensywnej terapii (NICU). Te problemy łącznie zagroziły terminowi odnowienia akredytacji szpitala przez Międzynarodową Komisję Akredytacji Służby Zdrowia (JCI).

Rozwiązanie

Nasz zespół inżynierski dostarczył zintegrowane kluczowy projekt zasilania rozwiązanie zgodne z normami IEC 60364-7-710 oraz załącznikiem D PEC dla obiektów medycznych. Główne komponenty obejmowały: (1) dwa szafy przełączników automatycznych typu II o prądzie znamionowym 2500 A z czasem przełączenia 150 ms oraz programowalnym wykrywaniem braku fazy; (2) aktywne filtry harmoniczne (AHF) o prądzie znamionowym 150 A na jednostkę, dynamicznie kompensujące harmoniczne do rzędu 50. i redukujące całkowity współczynnik zniekształceń napięcia (THDv) poniżej 4,2 %; (3) system szyn zbiorczych o prądzie znamionowym 3200 A odporny na ogień, z przewodami miedzianymi z izolacją mineralną i powłoką z materiału niepalnego o niskiej emisji dymu i gazów toksycznych (LSZH), certyfikowany zgodnie z normami UL 910 oraz klasą rozprzestrzeniania się ognia PEC klasa A; oraz (4) cyfrową koordynację zabezpieczeń nadprądowych w zakresie 12 wyjściowych wyzwalaczy nadprądowych (MCCB) w celu wyeliminowania nieuzasadnionych zadziałań poprzez selektywne krzywe czasowo-prądowe. Cała aparatura rozdzielcza została umieszczona w obudowach o stopniu ochrony IP54 z tłumieniem akustycznym, spełniających normy kontrolne dotyczące poziomu hałasu w szpitalach (ANSI S12.60).

Proces wdrażania

Wykonanie przebiegało zgodnie z etapową metodologią bez przestoju. Etap 1 obejmował równoleżne wprowadzanie do eksploatacji nowego systemu automatycznego przełączania zasilania (ATS) i agregatów prądotwórczych wysokiej wydajności (AHF) w godzinach poza szczytem (22:00–5:00), przy stopniowym przenoszeniu obciążenia za pomocą tymczasowych szyn rozdzielczych obejściowych. Etap 2 polegał na wymianie starszych kanałów szynowych piętro po piętrze w ramach zaplanowanych okien konserwacyjnych – każde piętro zostało ukończone w ciągu 72 godzin przy użyciu prefabrykowanych, fabrycznie przetestowanych odcinków szyn rozdzielczych. Etap 3 obejmował integrację monitoringu na poziomie SCADA poprzez protokół Modbus TCP z istniejącym systemem zarządzania budynkiem (BMS) szpitala, umożliwiając analizę widma harmonicznych w czasie rzeczywistym, rejestrowanie zdarzeń ATS oraz generowanie alertów dotyczących konserwacji predykcyjnej. Wszystkie prace były zgodne z Rozporządzeniem Administracyjnym Departamentu Zdrowia (DOH) nr 2022-001 w sprawie odporności infrastruktury służby zdrowia oraz podlegały weryfikacji niezależnej przez firmę TÜV Rheinland Filipiny.

Wyniki projektu

Weryfikacja po wprowadzeniu do eksploatacji potwierdziła 100-procentową zgodność z wymogami JCI EC.02.05.01 (niezawodność zasilania elektrycznego) oraz z art. 517.30 kodeksu PEC (systemy zasilania elektrycznego kluczowe). Kluczowe osiągnięcia obejmują: brak nieplanowanych przestojów ponad 14 miesięcy eksploatacji; zniekształcenia harmoniczne zmniejszone z 12,7% do 3,9%; wydajność szyn zbiorczych w teście ogniowym przekraczająca 2-godzinną odporność na rozprzestrzenianie się płomienia; oraz średnie czas przełączenia skrócone z 15,2 sekundy do 142 milisekund. Wydajność energetyczna poprawiona o 6,3% dzięki zmniejszeniu strat w przewodnikach oraz zoptymalizowanemu współczynnikowi mocy (z 0,82 do 0,96). Modernizacja umożliwiła również bezproblemową integrację przyszłej mikrosieci fotowoltaicznej o mocy 500 kW – podłączenie zaprojektowano już w trakcie modernizacji kanałów kablowych w fazie 1.

Opinie klientów

„To Przypadek z sektora opieki zdrowotnej na Filipinach przeksztalciła naszą infrastrukturę energetyczną z elementu obciążającego w strategiczny aktyw", powiedziała dr Elena Torres, główna dyrektorka ds. obiektów w St. Raphael Medical Complex. "Zwiększenie niezawodności bezpośrednio wspiera dostarczanie naszych usług opieki medycznej o kluczowym znaczeniu – a modułowa konstrukcja zapewnia nam skalowalność, jakiej wcześniej nie mieliśmy." Projekt otrzymał Nagrodę za Wyróżniającą się Infrastrukturę Medyczną przyznawaną w 2024 r. przez Filipińską Radę Budownictwa Zielonego (PHILGBC) i stanowi punkt odniesienia dla najlepszych praktyk modernizacji niskonapięciowej (LV) w szpitalach całego regionu ASEAN.