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淺談配電節能技術在醫院建筑中的應用

更新時間:2024-01-25   點擊次數:227次

摘要:本文旨在探討電氣節能技術在醫院建筑中的應用,通過分析醫院建筑電氣能耗特點,提出了減少電動機電能損耗、優化照明系統、改善空調系統、節能供配電系統等應用策略。同時,強調了建立節能管理控制系統和加強計量與成本管理的重要性。通過采取這些技術措施,醫院建筑可以實現能源的高效利用、減少能耗,為醫療服務可持續發展提供支持。

關鍵詞:電氣;節能技術;醫院建筑;應用

0.引言

自20世紀以來,電氣節能技術在醫院建筑中的應用在我國經歷了長足的發展。起初,國家政策逐步倡導節能理念,推動醫院建筑向能源高效方向轉型。隨著技術進步,電氣節能技術不斷創新,LED照明、智能控制系統等得到廣泛應用?!秶揖G色醫院建設標準》這一政策的實施進一步推動了電氣節能技術在醫院建筑中的發展歷程。

1.建筑電氣節能的現狀

我國建筑電氣節能的現狀在醫院建筑中的應用方面顯示出一定的進展,但仍存在一些改進的空間。醫院建筑作為高能耗行業,電氣節能技術的應用對提高能源利用效率、降低運營成本和減少環境影響至關重要。目前,我國在醫院建筑電氣節能方面已經建立了相關的《醫院建筑電氣設計規范》和《照明設計規范》等標準和規范,這些規范對醫院建筑電氣系統的設計和施工提供了指導和要求。國家和地方政府也出臺了一系列支持醫院電氣節能的政策和措施,鼓勵使用高效節能的照明設備、推廣智能照明控制系統等。然而,我國在醫院建筑電氣節能方面仍面臨一些挑戰。部分醫院建筑存在照明設備老化、設備運行不合理等能源浪費現象,導致能耗較高。醫院電氣系統的設計和施工中,還有一定的提升空間,需要進一步加強化人才的培養和引進,提高設計水平和施工質量。醫院建筑業主和管理者對電氣節能的重視程度不夠,缺乏長期的節能管理和監測機制。

2.建筑電氣節能的重要性

建筑電氣節能有助于減少能源消耗,高效的電氣設備、照明系統和智能控制技術能夠顯著降低建筑的能源需求。采用節能燈具、高效電氣設備和自動化控制系統等技術,可以很大限度地減少電能的浪費,實現能源的有效利用。建筑電氣節能有助于降低運營成本,通過使用高效節能的電氣設備和系統,建筑業主能夠減少用電費用和維護成本。節能措施的應用可以改善建筑的能源利用效率,從而提高經濟效益。建筑電氣節能對室內環境質量的改善至關重要,設計合理的照明系統、空調系統和通風系統能夠提供舒適的室內環境,并確保室內空氣的清新和舒適。節能措施的應用還能減少熱量和光污染,提高室內環境的質量。重要的是,建筑電氣節能符合可持續發展的理念。通過減少能源消耗和溫室氣體排放,電氣節能可以降低對環境的影響,減少碳足跡,實現資源的可持續利用。在全球氣候變化和能源緊缺的背景下,電氣節能對實現低碳經濟和環境可持續發展具有重要意義。

3.建筑電氣節能的基本措施

為了實現我國建筑電氣節能的目標,在照明方面,應選擇高效節能的LED燈具(如圖1),并結合智能照明控制系統,實現光感應和時間控制。在空調系統方面,采用高效節能的變頻空調設備,并結合智能溫控系統和*確的空調區域劃分,實現能源的合理利用。應選用能效標志認證的電梯、冷庫、洗衣機等電氣設備,減少不必要的能源浪費。安裝智能能源管理系統,實時監測和分析能源消耗情況,為能源調控提供數據支持。充分利用太陽能資源,安裝太陽能光伏板,減少對傳統能源的依賴。

4.電氣節能技術在醫院建筑中的應用策略

4.1醫院建筑供配電系統的節能降耗技術

合理選擇供電電壓是一項關鍵策略,根據功率公式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。通過優化供電電壓,可以提高供配電系統的效率,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的距離,降低電能損耗和線路阻抗,提高供配電系統的效率。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。醫院建筑供配電系統的節能降耗技術還包括優化電纜選擇和布線設計,采用高效節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,以降低電阻和電流密度,提高電能傳輸的效率。

4.2醫院建筑照明系統的節能降耗技術

在醫院建筑照明系統中,應優先選擇高效節能的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,相較于傳統照明燈具可實現較大幅度的節能效果。還應考慮燈具的功率因數、色溫和色彩還原指數等參數,以保證照明效果和舒適度。采用智能照明控制系統進行優化設計,智能照明控制系統結合光感應、時間控制和人體感應等技術,可以實現照明系統的*準控制。通過感應器和控制器的配合,可以根據光照需求和人員活動情況,自動調節燈光亮度和開關狀態,避免不必要的能耗。還可以應用照明分區控制和燈光調光技術,根據不同區域和使用需求,靈活調整照明亮度,進一步節約能源。定期進行照明系統的維護和管理也是的,定期清潔燈具和燈罩,保持光線的透明度和亮度;及時更換損壞的燈具和電路,確保照明系統的正常運行;定期檢查和調整光照計劃和照明控制設備,保證其性能和準確度。通過維護和管理措施的有效實施,可以提高照明系統的穩定性和效率,降低能耗和維護成本。

4.3醫院建筑空調系統的節能降耗技術

在設計和運行醫院建筑空調系統時,醫院建筑應優先選用具有較高能效比(EER)和COP的空調設備(如圖2)。這些設備采用先進的壓縮機和熱交換技術,以減少能源損耗。應考慮適當的容量大小,以確??照{系統在滿足需求的同時避免不必要的能耗。采用智能控制技術優化空調系統運行,通過使用智能溫度控制器、室內外溫度傳感器和人體感應器等設備,可以實現實時監測和調整室內溫度,避免過度制冷或制熱。

還可以利用預測控制算法和智能調度系統,根據不同時間段和區域需求,合理分配和調整空調設備的運行模式和能耗。優化空調系統的空氣流通和傳輸效率也是節能降耗的重要措施,通過合理設置空氣供應和回風口,優化送風和回風路徑,減少空氣泄漏和混合,提高空調系統的傳輸效率。定期清潔和更換過濾器,確??諝饬魍〞惩o阻,減少空氣阻力和系統能耗??梢钥紤]應用余熱回收技術,將空調系統排出的廢熱用于供暖或熱水供應,提高能源的綜合利用效率。通過熱交換器和熱泵等設備,回收和利用空調系統的廢熱,減少額外能源消耗,實現能源的節約和減排。

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圖 2高能效比空調

 

4.4諧波治理

 

諧波產生的原因主要是非線性負載設備對電力系統的影響,其會導致電壓波形畸變、供電質量下降和設備損耗增加。為了降低諧波對醫院電氣系統的影響,減少能耗并提升系統穩定性,采取諧波治理措施是必要的。諧波治理的關鍵目標是限制諧波的生成和傳輸,在醫院建筑中,可采用諧波濾波器,優化設備選擇和布置,以及科學選擇中性線截面等策略來實現。諧波濾波器通過濾除諧波成分,改善電壓波形質量,減少諧波對電力系統和設備的影響。優化設備選擇和布置,如選擇高品質的設備和變壓器,減少諧波傳輸和擴散??茖W選擇中性線截面有助于降低諧波電流的流動,減小諧波對醫院電氣系統的影響。

 

4.5減少電動機電能損耗

 

減少電動機電能損耗通過優化電動機的選擇、運行和控制來實現,以此提高系統效率。高效率電動機具有較低的功率損耗和較高的功率因數,能夠在工作過程中實現更高的能源轉化效率。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,并提高系統的整體效率。電動機運動時要注意功率因數的提升,功率因數是電動機運行時的重要參數,影響著電能的利用效率。通過調整電動機的電壓和頻率優化電動機的運行條件,可以提高功率因數,降低無功功率的損耗,從而減少電能的浪費。采用變頻調速技術可以有效降低電動機的能耗,變頻調速器可以根據實際負荷需求,調節電動機的轉速和功率輸出,避免電動機長時間處于高功率和高負荷狀態。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建立節能管理控制系統

 

在醫院建筑中,建立節能管理控制系統主要是通過應用智能家居系統予以實現。通過智能家居系統的集成和自動化控制功能,可以實現醫院各個能源相關設備的智能調度和運行,以減少能源浪費。配備傳感器和結合反饋機制,智能系統可以根據實時監測的環境條件和人員活動情況,實現*確地能源控制。應用先進的能源調度和優化算法,智能系統能夠預測和調整能源使用模式,以平衡醫院的舒適性和能源效益。通過遠程監控和管理,醫院管理人員可以隨時隨地訪問系統,并實時監測能源使用情況,實施相應的調整和優化。

 

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,可以為醫院提供準確的成本核算和能源消耗數據,實現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是加強計量管理的基礎,醫院建筑涉及電力、熱能、冷能等多個能源領域,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備,可以實時監測和記錄能源的使用情況,提供準確的能源數據。利用先進的數據管理和分析技術,對能源消耗進行有效管理。通過建立能源管理信息系統,將能源消耗數據進行集中管理和分析,可以實時監測能源使用情況、發現異常情況并進行及時調整。利用數據分析技術,可以識別能源消耗的瓶頸和潛在的節能機會,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能效果的重要措施之一,醫院作為一個綜合性機構,需要對能源消耗和相關成本進行綜合管理。通過建立成本核算體系,準確計算和監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據支持。通過*細化的成本管理,醫院可以更好地控制能源成本,優化資源配置,實現節能降耗的目標。

 

5.AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺

 

5.1平臺概述

 

AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺充分結合《醫療建筑電氣設計規范》《綠色醫院建筑評價標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術導則》等行業規范、根據醫院用戶需求以及能源管理部門要求,采集分析能源、能耗、能效數據,監測以電能質量、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。能夠輔助醫院后勤管理人員進行能源供應系統及設備的運行管理工作,幫助醫院管理層實時掌握醫院的能耗情況,為醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術平臺。

 

5.2平臺組成

 

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

 

5.3平臺拓撲圖

5.4平臺子系統

 

(1)醫院電力監控解決方案

 

電力監控系統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能,并與保護設備和遠方控制中心及其他設備通信,實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患,快速排除故障,提高醫院供電可靠性。

 

電力監控系統主要針對開閉所和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和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態進行監測。

(2)醫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、邊緣計算網關及大數據分析技術,通過智能網關采集現場數據并存儲在本地,再定時向云平臺推送數據。平臺采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息,有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到管理人員手機上,并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環,提高運維效率,即時發現運行缺陷并做消缺處理。

(3)醫院配電房綜合監控系統解決方案

 

Acrel-2000E配電室綜合監控系統,可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控,可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制,優化動力環境,避免運行環境的失控導致配電設備運行故障,保證維護人員安全,延長設備使用壽命,實現配電動力環境的分布式遠程管理。

4)醫院能耗管理系統解決方案

對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量,對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經濟指標及績效考核指標,發現能源使用規律和能源浪費情況,提高人員主動節能的意識。

① 搭建醫院智慧能源管理系統的基本框架,對各個用能環節進行實時監測;

② 排碳數據化:通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析(包括水、電、能量),實現低碳辦公數據化;

③ 區域能效比:實現建筑單位內區域能耗對比,方便能耗考核;

④ 同期能效比:實現同年、同期、同一區域能耗對比,方便節能數據分析;

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,實現能耗排名,增強全院工作人員的節能意識;

⑦ 對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能,并根據能耗監測管理系統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;

⑧ 能耗數據采集,隨時查詢,并根據采集數據進行統計分析,監測異常能源用量,對能源智能儀表故障進行報警,提高系統信息化、自動化水平。

(5)醫院智能照明控制系統解決方案

 

醫院人流比較密集,科室較多,照明用電在醫院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統,在提升醫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智能照明控制系統可以實現場景控制、時間控制、區域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式,能有效避免公共區域的照明浪費,還可以幫助醫院管理照明。

 

系統在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網關、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,可實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制相結合。

(6)醫院智慧消防平臺解決方案

 

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術,將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡,并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位,實時動態采集消防信息,通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析,幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防,實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統化”需求。從火災預防,到火情報警,再到控制聯動,在統一的系統大平臺內運行,用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況,并能夠在出現細節隱患、發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,就迅速能夠迅速通知到達相關人員。

(7)醫院電氣火災監控系統解決方案

 

電氣火災監控系統作為火災自動報警系統的預警子系統,由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、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,通過現場總線構成一套完整的預防電氣火災的監控系統,數據可集成至企業消控室監控系統。

 

醫院電氣火災監控系統以建筑為單位設置,采集數據后上傳至值班室監控主機,實現對建筑電氣安全預警?,F場設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度,異常時實時發出報警信號,*點關注門診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發熱等問題。

 

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