電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應用研究

摘要:探討電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應用，通過分析醫(yī)院建筑電氣能耗特點，提出了減少電動機電能損耗、優(yōu)化照明系統(tǒng)、改善空調(diào)系統(tǒng)、節(jié)能供配電系統(tǒng)等應用策略。強調(diào)了建立節(jié)能管理控制系統(tǒng)和加強計量與成本管理的重要性。

0.引言

20世紀以來電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應用在我國經(jīng)歷了長足的發(fā)展。起初，隨著技術(shù)進步，電氣節(jié)能技術(shù)不斷創(chuàng)新，LED照明、智能控制系統(tǒng)等得到廣泛應用?！秶揖G色醫(yī)院建設(shè)標準》這一政策的實施進一步推動了電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的發(fā)展歷程。

1.建筑電氣節(jié)能的現(xiàn)狀

我國在醫(yī)院建筑電氣節(jié)能方面仍面臨一些挑戰(zhàn)。部分醫(yī)院建筑存在照明設(shè)備老化、設(shè)備運行不合理等能源浪費現(xiàn)象，導致能耗較高。醫(yī)院電氣系統(tǒng)的設(shè)計和施工中，還有一定的提升空間，需要進一步加強專業(yè)化人才的培養(yǎng)和引進，提高設(shè)計水平和施工質(zhì)量。醫(yī)院建筑業(yè)主和管理者對電氣節(jié)能的重視程度不夠，缺乏長期的節(jié)能管理和監(jiān)測機制。

2.建筑電氣節(jié)能的重要性

建筑電氣節(jié)能有助于降低運營成本，通過使用高效節(jié)能的電氣設(shè)備和系統(tǒng)，建筑業(yè)主能夠減少用電費用和維護成本。節(jié)能措施的應用可以改善建筑的能源利用效率，從而提高經(jīng)濟效益。建筑電氣節(jié)能對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的改善至關(guān)重要，設(shè)計合理的照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和通風系統(tǒng)能夠提供舒適的室內(nèi)環(huán)境，并確保室內(nèi)空氣的清新和舒適。

節(jié)能措施的應用還能減少熱量和光污染，提高室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量。重要的是，建筑電氣節(jié)能符合可持續(xù)發(fā)展的理念。通過減少能源消耗和溫室氣體排放，電氣節(jié)能可以降低對環(huán)境的影響，減少碳足跡，實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。在全球氣候變化和能源緊缺的背景下，電氣節(jié)能對實現(xiàn)低碳經(jīng)濟和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

3.建筑電氣節(jié)能的基本措施

為了實現(xiàn)建筑電氣節(jié)能的目標，在照明方面選擇高效節(jié)能的LED燈具(如圖1),并結(jié)合智能照明控制系統(tǒng)，實現(xiàn)光感應和時間控制。在空調(diào)系統(tǒng)方面，采用高效節(jié)能的變頻空調(diào)設(shè)備，并結(jié)合智能溫控系統(tǒng)和*確的空調(diào)區(qū)域劃分，實現(xiàn)能源的合理利用。安裝智能能源管理系統(tǒng)，實時監(jiān)測和分析能源消耗情況，為能源調(diào)控提供數(shù)據(jù)支持。

4.電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應用策略

4.1醫(yī)院建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)

合理選擇供電電壓是一項關(guān)鍵策略，根據(jù)功率公式P=UI,較高的供電電壓可以降低電流流量，從而減小線路電阻損耗和電線的傳輸損耗。通過優(yōu)化供電電壓，可以提高供配電系統(tǒng)的效率，減少能源浪費。變配電所的科學選址也是一項重要措施，合理布置變配電所可以減小電能傳輸?shù)木嚯x，降低電能損耗和線路阻抗，提高供配電系統(tǒng)的效率。將變配電所布置在負荷中心位置，能夠有效減少配電半徑和低壓配電距離，降低線路損耗和電壓。醫(yī)院建筑供配電系統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)還包括優(yōu)化電纜選擇和布線設(shè)計，采用高效節(jié)能的電纜材料和合理的線路布線方式，減少電能傳輸中的線路損耗和降低電阻。合理選擇導線的截面積和材質(zhì)，以降低電阻和電流密度，提高電能傳輸?shù)男省?377 443 0992

4.2醫(yī)院建筑照明系統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)

醫(yī)院建筑照明系統(tǒng)中，應優(yōu)先選擇高效節(jié)能的LED照明燈具。LED燈具具有較高的光效、較長的壽命和較低的能耗，相較于傳統(tǒng)照明燈具可實現(xiàn)較大幅度的節(jié)能效果。還應考慮燈具的功率因數(shù)、色溫和色彩還原指數(shù)等參數(shù)，以保證照明效果和舒適度。采用智能照明控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，智能照明控制系統(tǒng)結(jié)合光感應、時間控制和人體感應等技術(shù)，可以實現(xiàn)照明系統(tǒng)的*準控制。通過感應器和控制器的配合，可以根據(jù)光照需求和人員活動情況，自動調(diào)節(jié)燈光亮度和開關(guān)狀態(tài)，避免不必要的能耗。還可以應用照明分區(qū)控制和燈光調(diào)光技術(shù)，根據(jù)不同區(qū)域和使用需求，靈活調(diào)整照明亮度，進一步節(jié)約能源。

4.3醫(yī)院建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)

在設(shè)計和運行醫(yī)院建筑空調(diào)系統(tǒng)時，醫(yī)院建筑應優(yōu)先選用具有較高能效比(EER)和COP的空調(diào)設(shè)備(如圖2)。這些設(shè)備采用先進的壓縮機和熱交換技術(shù)，以減少能源損耗。應考慮適當?shù)娜萘看笮。源_?？照{(diào)系統(tǒng)在滿足需求的同時避免不必要的能耗。采用智能控制技術(shù)優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)運行，通過使用智能溫度控制器、室內(nèi)外溫度傳感器和人體感應器等設(shè)備，可以實現(xiàn)實時監(jiān)測和調(diào)整室內(nèi)溫度，避免過度制冷或制熱。

還可利用預測控制算法和智能調(diào)度系統(tǒng)，根據(jù)不同時間段和區(qū)域需求合理分配和調(diào)整空調(diào)設(shè)備的運行模式和能耗。優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的空氣流通和傳輸效率也是節(jié)能降耗的重要措施，通過合理設(shè)置空氣供應和回風口，優(yōu)化送風和回風路徑，減少空氣泄漏和混合，提高空調(diào)系統(tǒng)的傳輸效率。定期清潔和更換過濾器，確保空氣流通暢通無阻，減少空氣阻力和系統(tǒng)能耗。

4.4諧波治理

諧波產(chǎn)生的原因主要是非線性負載設(shè)備對電力系統(tǒng)的影響，其會導致電壓波形畸變、供電質(zhì)量下降和設(shè)備損耗增加。諧波治理的關(guān)鍵目的是限制諧波的生成和傳輸，在醫(yī)院建筑中可采用諧波濾波器，優(yōu)化設(shè)備選擇和布置，以及科學選擇中性線截面等策略來實現(xiàn)。諧波濾波器通過濾除諧波成分，改善電壓波形質(zhì)量，減少諧波對電力系統(tǒng)和設(shè)備的影響?？茖W選擇中性線截面有助于降低諧波電流的流動，減小諧波對醫(yī)院電氣系統(tǒng)的影響。1377 443 0992

4.5減少電動機電能損耗

減少電動機電能損耗通過優(yōu)化電動機的選擇、運行和控制來實現(xiàn)，以此提高系統(tǒng)效率。高效率電動機具有較低的功率損耗和較高的功率因數(shù)，能夠在工作過程中實現(xiàn)更高的能源轉(zhuǎn)化效率。通過挑選符合需求的高效率電動機，可以降低電動機的能耗，并提高系統(tǒng)的整體效率。電動機運動時要注意功率因數(shù)的提升，功率因數(shù)是電動機運行時的重要參數(shù)，影響著電能的利用效率。通過調(diào)整電動機的電壓和頻率優(yōu)化電動機的運行條件，可以提高功率因數(shù)，降低無功功率的損耗，從而減少電能的浪費。采用變頻調(diào)速技術(shù)可以有效降低電動機的能耗，變頻調(diào)速器可以根據(jù)實際負荷需求，調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速和功率輸出，避免電動機長時間處于高功率和高負荷狀態(tài)。如此不僅可以降低能耗，還可以延長電動機的使用壽命。

4.6建立節(jié)能管理控制系統(tǒng)

在醫(yī)院建筑中建立節(jié)能管理控制系統(tǒng)主要是通過應用智能家居系統(tǒng)予以實現(xiàn)。通過智能家居系統(tǒng)的集成和自動化控制功能，可以實現(xiàn)醫(yī)院各個能源相關(guān)設(shè)備的智能調(diào)度和運行，以減少能源浪費。配備傳感器和結(jié)合反饋機制，智能系統(tǒng)可以根據(jù)實時監(jiān)測的環(huán)境條件和人員活動情況，實現(xiàn)*確地能源控制。應用先進的能源調(diào)度和優(yōu)化算法，智能系統(tǒng)能夠預測和調(diào)整能源使用模式，以平衡醫(yī)院的舒適性和能源效益。通過遠程監(jiān)控和管理，醫(yī)院管理人員可以隨時隨地訪問系統(tǒng)，并實時監(jiān)測能源使用情況，實施相應的調(diào)整和優(yōu)化。

4.7加強計量和成本的管理

通過*確計量能源消耗并采取有效的管理措施，可以為醫(yī)院提供準確的成本核算和能源消耗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)能源的高效利用和成本的有效控制。建立科學合理的能源計量系統(tǒng)是加強計量管理的基礎(chǔ)，醫(yī)院建筑涉及電力、熱能、冷能等多個能源領(lǐng)域，要確保各方面的能源消耗得到準確計量。通過安裝智能電能表、熱量表和水表等計量設(shè)備，可以實時監(jiān)測和記錄能源的使用情況，提供準確的能源數(shù)據(jù)。1377 443 0992

利用先進的數(shù)據(jù)管理和分析技術(shù)，對能源消耗進行有效管理。通過建立能源管理信息系統(tǒng)，將能源消耗數(shù)據(jù)進行集中管理和分析，可以實時監(jiān)測能源使用情況、發(fā)現(xiàn)異常情況并進行及時調(diào)整。利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以識別能源消耗的瓶頸和潛在的節(jié)能機會，并制定相應的能源管理策略。加強成本管理也是提高電氣節(jié)能效果的重要措施之一，通過建立成本核算體系，準確計算和監(jiān)控能源消耗所帶來的成本，可以識別成本的組成部分和變化趨勢，為管理決策提供準確的數(shù)據(jù)支持。1377 443 0992

5.AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺

5.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)建筑電氣設(shè)計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)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(zhì)量、智慧用電相關(guān)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(jié)合。

5.2平臺組成

醫(yī)院能源管理系統(tǒng)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(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(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(zhì)量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案，

5.3平臺拓撲圖

5.4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(shè)備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設(shè)備和遠方控制中心及其他設(shè)備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。

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(shè)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(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)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(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。

（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(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)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、除濕機、空調(diào)控制等設(shè)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(shè)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(shè)備運行故障，保證維護人員安全，延長設(shè)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

對建筑各類耗能設(shè)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(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能量），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；1377 443 0992

③　區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內(nèi)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；1377 443 0992

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可靠的依據(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。

結(jié)語

醫(yī)院將更加注重綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，電氣節(jié)能技術(shù)將成為實現(xiàn)這一目標的重要手段。通過智能化控制系統(tǒng)、高效節(jié)能照明設(shè)備等技術(shù)的應用，醫(yī)院將大幅降低能耗，減少環(huán)境污染，并提升服務(wù)的質(zhì)量和效率。電氣節(jié)能技術(shù)的發(fā)展能助力醫(yī)院建筑向著更加智能、高效、環(huán)保方向的發(fā)展，為人們創(chuàng)造更加舒適健康的環(huán)境。