摘要:隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，人們的收入也不斷增加，甚至希望能夠具有更高標準的生活，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，來使更多的患者就醫(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(shè)備、照明設(shè)施、空調(diào)和其他設(shè)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(shè)計中的節(jié)能問題，并提出了一些基本的方案。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院建筑；電氣設(shè)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(wù)于川滇黔渝四省市結(jié)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(shè)是所有的公共建筑工程中復(fù)雜和特殊的結(jié)構(gòu)，醫(yī)院建筑電氣設(shè)計應(yīng)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(shè)，促進醫(yī)院的安全成本，降低運行成本，尤其是加強低碳節(jié)能設(shè)計，電氣設(shè)計，醫(yī)院建筑和一般建筑的節(jié)能設(shè)計有較大的差異，醫(yī)院的建設(shè)需要具有更復(fù)雜的功能，也要保證病人的安全，舒適，促進電氣設(shè)備安全和方便的使用。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(shè)計

醫(yī)院建筑的用電能耗分為幾個部分：空調(diào)照明，需要專用電源，空調(diào)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，室外電力照明中心的照明用電等；在建筑電氣中需要常規(guī)電力電氣設(shè)備的電源，例如醫(yī)療設(shè)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(shè)計供配電

根據(jù)醫(yī)院的功能布局及主要功能特點，建設(shè)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(jié)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(shè)計

醫(yī)院建筑需要更好的照明，因此，在進行照明節(jié)能設(shè)計時，電氣設(shè)計專業(yè)人員應(yīng)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(shè)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(yīng)該選擇熒光燈或緊湊型熒光燈，使用LED戶外照明光源，而不是使用高性能建筑的泛光燈，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(yīng)的開關(guān)節(jié)點，要增加更多的靈活性，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(shù)，根據(jù)不同的管理要求設(shè)置不同的燈具，控制電力的消耗。

2.3空調(diào)用電的節(jié)能設(shè)計

夏季空調(diào)的耗電量占醫(yī)院電力消耗的很大一部分，目前醫(yī)院普遍采用大型中央空調(diào)與分體式空調(diào)器，小醫(yī)院空調(diào)系統(tǒng)的控制和管理相對比較方便，使用BAS空調(diào)能源管理程序可以保持空調(diào)預(yù)定的標準溫度，并通過調(diào)整PID的鋁水閥調(diào)節(jié)空氣的溫度，使空氣溫度在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)，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(shè)計成本和建設(shè)成本比較低，在設(shè)計系統(tǒng)時，要加強溝通，提前報告，以確保能夠批準建設(shè)，在當前形勢下，大多數(shù)醫(yī)院還使用分體式空調(diào)器，用遙控器打開和關(guān)閉，在正常情況下是在一個插座下安裝空調(diào)，這樣才能實現(xiàn)高水平的日常運作，只是用遙控器關(guān)機不是很方便，可以通過切斷電源，避免空調(diào)能耗過高，可以安裝專門的插座或者獨立開關(guān)控制，為方便遠程工作人員在關(guān)閉空調(diào)時除了可以切斷空調(diào)開關(guān)，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(shè)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(diào)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(zhuǎn)，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，使用電能的頻率高于其他地方，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(shè)備發(fā)動機要進行必要的測試和計算，結(jié)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(yīng)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超過額定電流的銘牌。

3AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺

3.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設(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。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進行能源供應(yīng)系統(tǒng)及設(shè)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，為醫(yī)院能源信息化建設(shè)和節(jié)能管理提供了良好的技術(shù)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(shè)備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預(yù)警、運維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運行情況，關(guān)注消防和電氣安全，及時預(yù)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(zāi)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(yīng)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，

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(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。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)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(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；

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；

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。

（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(yīng)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(yīng)控制以及紅外感應(yīng)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(nèi)的模塊主要有總線電源、開關(guān)驅(qū)動器、IP網(wǎng)關(guān)、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(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設(shè)備，可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結(jié)合。

（6）醫(yī)院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(shù)，將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，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(yù)警火災(zāi)、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(zāi)預(yù)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(nèi)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建筑物中各類消防設(shè)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(nèi)，相關(guān)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(guān)人員。

（7）醫(yī)院電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的預(yù)警子系統(tǒng)，由電氣火災(zāi)監(jiān)控主機、電氣火災(zāi)監(jiān)控單元、剩余電流式電氣火災(zāi)探測器以及測溫式電氣火災(zāi)探測器組成，通過現(xiàn)場總線構(gòu)成一套完整的預(yù)防電氣火災(zāi)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設(shè)置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)對建筑電氣安全預(yù)警。現(xiàn)場設(shè)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(guān)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(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

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

消防設(shè)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(shè)置區(qū)域分機采集消防設(shè)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(guān)狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。

（9）醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院防火門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉防火門數(shù)量都不少，防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災(zāi)后自動關(guān)閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監(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)測和控制防火門狀態(tài)，當防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(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(zāi)時，關(guān)閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴散。

（10）醫(yī)院消防應(yīng)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(fù)雜，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應(yīng)急照明和指示系統(tǒng)可以和火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應(yīng)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(yīng)急預(yù)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(shè)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(shè)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(shè)備可能會產(chǎn)生干擾。

為了消除配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設(shè)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(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應(yīng)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(shù)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(shè)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(yīng)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(yù)警；能夠遠程控制，提供財務(wù)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(shè)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(yīng)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(shù)部建筑技術(shù)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(shù)和其他位于患者周圍的電氣裝置均應(yīng)采用醫(yī)用IT系統(tǒng)。如：搶救室（門診手術(shù)室）、手術(shù)室、心臟監(jiān)控治療室、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醫(yī)療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(shè)計的，能夠很好的滿足各類手術(shù)室和重癥監(jiān)護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關(guān)標準。