淺談醫(yī)院建筑配電能效平臺設計

時間：2024-04-16作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：44

王蘭

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:隨著的發(fā)展，人們的收入也不斷增加，甚至希望能夠具有高標準的生活，近年來，醫(yī)院加大了硬件的投資，努力通過提高環(huán)境的舒適性，來使多的患者就醫(yī)，據(jù)報告，一般醫(yī)療建筑的能耗指標是商業(yè)大樓的1.6至2.0倍，主要消耗來源是醫(yī)療設備、照明設施、空調和其他設備，為了減少電能的消耗，要提高醫(yī)院的能耗的節(jié)能途徑，本文研究了醫(yī)院建筑電氣設計中的節(jié)能問題，并提出了一些基本的方案。

關鍵詞：醫(yī)院建筑；電氣設計；節(jié)能；問題；研究

1引言

某附屬醫(yī)院位于四川省瀘州市，服務于川滇黔渝四省市結合區(qū)域3800萬群眾。2016年門診人次146萬，住院人次11萬，社會人員流動性密集，能源消耗相對很高。醫(yī)院的建設是所有的公共建筑工程中復雜和特殊的結構，醫(yī)院建筑電氣設計應既低碳環(huán)保，又節(jié)約能源，降低運行成本，也要加強醫(yī)院的建設，促進醫(yī)院的成本，降低運行成本，尤其是加強低碳節(jié)能設計，電氣設計，醫(yī)院建筑和一般建筑的節(jié)能設計有較大的差異，醫(yī)院的建設需要具有復雜的功能，也要保證病人的，舒適，促進電氣設備和方便的使用。根據(jù)醫(yī)院的類型，采用不同的方法，以節(jié)約能源。

2醫(yī)院建筑電氣設計

醫(yī)院建筑的用電能耗分為幾個部分：空調照明，需要電源，空調需要冷暖空氣終端和基站電源；電梯、電風扇需要電插座等；日常照明用電，包括走廊，室外電力照明的照明用電等；在建筑電氣中需要常規(guī)電力電氣設備的電源，例如醫(yī)療設備，清潔的電力，電力要小，需要不同的能源類型，需要各種節(jié)能途徑，為了減少能源消耗，提出了以下幾點建議：

2.1合理設計供配電

根據(jù)醫(yī)院的功能布局及主要功能特點，建設一個變電站，合理定位，深入負荷，減少變電站的電纜長度，增加變壓器的數(shù)量和容量，特別是要結合與醫(yī)院醫(yī)療樓建筑時間，減少變壓器的負載。醫(yī)院電氣系統(tǒng)負責分配電能，降低能耗，除了要選擇節(jié)能變壓器，還要進行日常的管理，同時還要提高變壓器負載的電力負荷的優(yōu)化措施，并且實際變壓器負荷率保持在75%～85%上，使運行時間長，提高節(jié)能效果。

2.2照明節(jié)能設計

醫(yī)院建筑需要好的照明，因此，在進行照明節(jié)能設計時，電氣設計人員應根據(jù)地形合理利用自然建筑利用自然光和人工照明，節(jié)省電能的消耗，在不降低照明標準的前提下，盡量減少照明用電的電能消耗，按照建筑設計標準的照明功率值可以滿足規(guī)范要求的前提下，加強單位面積的燈控制，例如，辦公室，車站等場所的應該選擇熒光燈或緊湊型熒光燈，使用LED戶外照明光源，而不是使用建筑的泛光燈，在電力裝置中減少光源的功耗，例如加強電子觸發(fā)器、電子鎮(zhèn)流器等方法的改進等，控制不同類型的能源需求，加強照明控制和管理，對于相應的開關節(jié)點，要增加多的靈活性，在公共區(qū)域，如大堂，戶外照明，使用LED燈或者走廊燈，使用總線控制技術，根據(jù)不同的管理要求設置不同的燈具，控制電力的消耗。

2.3空調用電的節(jié)能設計

夏季空調的耗電量占醫(yī)院電力消耗的很大一部分，目前醫(yī)院普遍采用大型空調與分體式空調器，小醫(yī)院空調系統(tǒng)的控制和管理相對比較方便，使用BAS空調能源管理程序可以保持空調預定的標準溫度，并通過調整PID的鋁水閥調節(jié)空氣的溫度，使空氣溫度在預定的溫度范圍內，用戶可以使用自然溫度，并盡可能避免浪費能源的傾向，建立該系統(tǒng)的設計成本和建設成本比較低，在設計系統(tǒng)時，要加強溝通，提前報告，以確保能夠批準建設，在當前形勢下，大多數(shù)醫(yī)院還使用分體式空調器，用遙控器打開和關閉，在正常情況下是在一個插座下安裝空調，這樣才能實現(xiàn)高水平的日常運作，只是用遙控器關機不是很方便，可以通過切斷電源，避免空調能耗過高，可以安裝專門的插座或者立開關控制，為方便遠程工作人員在關閉空調時除了可以切斷空調開關，還可以切斷電源，這導致了成本降低，從長遠來看，可以節(jié)省大量能源，減少運行成本。

2.4電梯電能節(jié)約設計

在醫(yī)院的電梯中消耗了很多的能量，我們可以通過以下方法減少電梯的能源消耗。

（1）可由BAS系統(tǒng)控制電梯，對電梯負荷和使用頻率進行調整，提高了電梯控制系統(tǒng)的開發(fā)，部署和科學的管理，從而節(jié)約能源。

（2）采用成熟的變頻電機，提高電梯電機的效率，從而提高電梯的效率，加快電梯的運轉，以延長機械的使用壽命，電力要使用交流電，鼓勵節(jié)約能源。

2.5使用新能源節(jié)約用電

醫(yī)院建筑，公共場所，如地下車庫，公共場所的樓梯，使用電能的頻于其他地方，在這個地方可以用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能，這是值得嘗試的方法。

2.6根據(jù)發(fā)動機負荷選擇發(fā)動機

對舊設備發(fā)動機要進行必要的測試和計算，結合發(fā)動機工作條件根據(jù)發(fā)動機負荷選擇適當?shù)陌l(fā)動機，以提升效率和功率，通常，發(fā)動機的負荷可以經(jīng)過計算確定。

2.7電動機輕載降壓操作

通常在輕負載的馬達上使用三角連接裝置，改為連接電動機，這樣才能能達到節(jié)能的效果，根據(jù)發(fā)動機負荷進行補償。

電源之間的距離較遠，應使用大電機進行電機的功率補償，在發(fā)動機長線路功率因數(shù)低的狀態(tài)下，使得線路發(fā)生損耗，對提高變壓器的負載平衡有明顯的影響，數(shù)據(jù)顯示，每年可節(jié)省150kwh，建議單電機補償容量不能太大，防止過電壓，確保發(fā)動機對電容器的放電電流不過額定電流的銘牌。

3AcrelEMS-MED能源管理平臺

3.1平臺概述

AcrelEMS-MED能源管理平臺充分結合《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》《醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數(shù)據(jù)，監(jiān)測以電能質量、智慧用電相關指標以及其他用能指標，并與國家能源政策與用能模式改革結合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進行能源供應系統(tǒng)及設備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為能源信息化建設和節(jié)能管理提供了良好的技術平臺。

3.2平臺組成

安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于云平臺的“監(jiān)、控、維”一體化的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運行情況，關注消防和電氣，及時預警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運維云平臺，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，*門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案，

3.3平臺拓撲圖

3.4平臺子系統(tǒng)

（1）醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案

電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制及其他設備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快除故障，提高醫(yī)院供電性。

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。

（2）醫(yī)院變電所運維云平臺解決方案

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計算網(wǎng)關及大數(shù)據(jù)分析技術，通過智能網(wǎng)關采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務到管理人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。

（3）醫(yī)院配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、機、空調控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員，延長設備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

（4）醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

對各類耗能設備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績效考核指標，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

①　搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；

②　排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；

③　區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭排名：各個科室能耗對比，實現(xiàn)能耗排名，增強全院工作人員的節(jié)能意識；

⑦　對能耗的使用數(shù)據(jù)進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供的依據(jù)；

⑧　能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

（5）醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫(yī)院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統(tǒng)，在提升醫(yī)生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明，通過感應控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。

ASL1000智能照明控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式，能有效避免公共區(qū)域的照明浪費，還可以幫助醫(yī)院管理照明。

系統(tǒng)在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網(wǎng)關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控制現(xiàn)場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經(jīng)過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內熄燈，智能面板等手動控制設備，可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結合。

（6）智慧消防平臺解決方案

智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡，并對這些設備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內運行，用戶、安保人員、監(jiān)管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就能夠通知到達相關人員。

（7）醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為火災自動報警系統(tǒng)的預警子系統(tǒng)，由電氣火災監(jiān)控主機、電氣火災監(jiān)控單元、剩余電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成，通過現(xiàn)場總線構成一套完整的預防電氣火災的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可集成至企業(yè)消控室監(jiān)控系統(tǒng)。

醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)對建筑電氣預警?，F(xiàn)場設置的傳感器監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發(fā)出報警信號，關注門診樓、住院樓、醫(yī)技樓等區(qū)域漏電或者電纜發(fā)熱等問題。

（8）醫(yī)院消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院消防非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。

消防設備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設置區(qū)域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區(qū)域分機通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。

（9）醫(yī)院*門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院*門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉*門數(shù)量都不少，*門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測*門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災后自動關閉常開*門，防止煙霧擴散。*門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于監(jiān)測和控制*門狀態(tài)，當*門發(fā)生異常位置信號時，*門監(jiān)控器能發(fā)出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發(fā)生火災時，關閉事故區(qū)域所有常開*門，防止煙霧向區(qū)域擴散。

（10）醫(yī)院消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，一旦發(fā)生火災，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應急照明和指示系統(tǒng)可以和火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一鍵選擇疏散應急預案，提升人員逃生概率。

（11）醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于醫(yī)院的化驗設備可能會產(chǎn)生干擾。

為了配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。

（12）醫(yī)院充電樁系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，解決物業(yè)、用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統(tǒng)可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；能夠遠程控制，提供財務報表和數(shù)據(jù)分析等功能。

（13）醫(yī)院醫(yī)療隔離電源解決方案

《民用建筑電氣設計規(guī)范》14.7.6.3條明確規(guī)定：在電源突然中斷后，重大醫(yī)療危險的場所，應采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式。同時《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定：2類醫(yī)療場所在維持患者生命，外科手術和其他位于患者周圍的電氣裝置均應采用醫(yī)用IT系統(tǒng)。如：搶救室（門診手術室）、手術室、心臟監(jiān)控室、導管介入室、血管照影檢查室等。

安科瑞電氣股份有限公司的隔離電源解決方案是針對醫(yī)療Ⅱ類場所的供電需求而開發(fā)設計的，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監(jiān)護室對電源性和性的要求，并符合國家相關標準。


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