電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用微析

施宇光

摘? 要：文章從經(jīng)濟(jì)性、功能性、適宜性三個(gè)角度入手，簡(jiǎn)要分析了電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用原則;圍繞供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及空調(diào)系統(tǒng)三個(gè)部分，提出了電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中應(yīng)用的策略建議。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院建筑;照明系統(tǒng);節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）30-0155-02

Abstract： This paper briefly analyzes the application principles of electrical energy saving technology in hospital buildings from the perspectives of economy， function and suitability. Based on the power supply and distribution system， lighting system and air conditioning system， this paper puts forward some suggestions on the application of electrical energy saving technology in hospital buildings.

Keywords： hospital building; lighting system; saving energy and reducing consumption

引言

醫(yī)院建筑具有用電設(shè)備多、用電需求大、用電活動(dòng)持續(xù)等特點(diǎn)，故而會(huì)在日常運(yùn)行中形成大量級(jí)的電能資源消耗。在此背景下，尋找出科學(xué)有效的節(jié)能降耗路徑，既有助于降低醫(yī)院在能源方面的投入費(fèi)用，提高醫(yī)院建筑的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行能力，也在很大程度上符合了現(xiàn)代社會(huì)低碳節(jié)能的發(fā)展方向，對(duì)“綠色醫(yī)院”的建設(shè)變革起到助推作用。據(jù)此，我們有必要對(duì)電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用展開(kāi)探究討論。

1 電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用原則

1.1 經(jīng)濟(jì)性原則

降低能源成本是醫(yī)院建筑應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)的主要目的之一。所以，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)、改造等實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)型的角度作出考量，以免一些技術(shù)部分的建設(shè)投資或投用運(yùn)行耗費(fèi)過(guò)大，降低電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

1.2 功能性原則

基于醫(yī)院特殊的社會(huì)公共服務(wù)屬性，其用電質(zhì)量與用電可靠性極為重要。所以，在應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)的過(guò)程當(dāng)中，切不可將削弱建筑電氣系統(tǒng)功能作為代價(jià)，盲目地進(jìn)行電能資源的節(jié)約降耗。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)盡量保證建筑電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)或改造方案中節(jié)能技術(shù)的先進(jìn)性，從而在降低建筑能耗的同時(shí)，賦予建筑以自動(dòng)化、智能化的調(diào)控能力，促使建筑功能的進(jìn)一步提升。

1.3 適宜性原則

醫(yī)院開(kāi)展常規(guī)性診療活動(dòng)的時(shí)間比較固定，故而在建筑耗電方面存在比較規(guī)律的波動(dòng)性特點(diǎn)。通常情況下，醫(yī)院建筑中電梯、空調(diào)以及各類醫(yī)療、辦公設(shè)備會(huì)在白天呈現(xiàn)出頻繁、持續(xù)的運(yùn)行特點(diǎn)，進(jìn)而形成極大的用電負(fù)荷。而到了夜間或節(jié)假日，絕大部分醫(yī)療設(shè)備、辦公設(shè)備將停止使用，電梯、空調(diào)等設(shè)備的啟動(dòng)量也顯著減少，進(jìn)而形成較低的用電負(fù)荷。在應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)時(shí)，相關(guān)人員必須要了解醫(yī)院建筑的這一特點(diǎn)，繼而制定出適宜性、實(shí)際性的技術(shù)設(shè)計(jì)與改造計(jì)劃，以保障節(jié)能降耗方案的最終質(zhì)量。

2 電氣節(jié)能技術(shù)在醫(yī)院建筑中的應(yīng)用策略

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

第一，要對(duì)供電電壓進(jìn)行合理選擇。基于電壓、電流與功率之間的基本關(guān)系可知，在相同用電功率的背景下，供電系統(tǒng)的供電電壓越高，其電流流量越小。在此基礎(chǔ)上，電流流量的減小，也就意味著供配電纜線橫截面積的縮小以及電網(wǎng)線損的降低。所以，結(jié)合醫(yī)院建筑的具體需求進(jìn)行電壓設(shè)計(jì)優(yōu)化，可達(dá)到理想的節(jié)能降耗效果。標(biāo)稱電壓與其送電能力、送電距離的關(guān)系如圖1所示。

第二，要對(duì)變配電所進(jìn)行科學(xué)選址。變配電所的建設(shè)位置與電網(wǎng)負(fù)荷的配電半徑、低壓配電距離密切相關(guān)。所以，在醫(yī)院建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)將變配電所布設(shè)在醫(yī)院建筑的負(fù)荷中心處，以此達(dá)到減小配電半徑、縮短低壓配電距離的效果，實(shí)現(xiàn)電能資源的節(jié)約降耗。

第三，運(yùn)用有效的變壓器降耗技術(shù)。在醫(yī)院建筑供配電系統(tǒng)中，變壓器設(shè)備具有規(guī)模大、數(shù)量多、容量高等特點(diǎn)，且有空載損耗、負(fù)載損耗、介質(zhì)損耗等多種電能損耗形式，因此相關(guān)人員必須要這一方面的節(jié)能降耗技術(shù)提起重視。首先，應(yīng)選購(gòu)市面上新型的高效節(jié)能變壓器設(shè)備，如S11、S13等，以此提高變壓器在配電運(yùn)行過(guò)程中的自動(dòng)調(diào)整能力，實(shí)現(xiàn)負(fù)載工況或空載工況下有功損耗量的降低;其次，應(yīng)對(duì)電網(wǎng)內(nèi)變壓器的分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，將變壓器的負(fù)荷率維持在75%至85%之間。這樣一來(lái)，可保證變壓器的健康化、經(jīng)濟(jì)化運(yùn)用，避免因配電調(diào)度不均而引發(fā)的設(shè)備空載、負(fù)載現(xiàn)象，降低電能損耗的發(fā)生幾率;最后，對(duì)于帶有季節(jié)性特征的配電系統(tǒng)環(huán)節(jié)，如空調(diào)系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)等，可將其變壓器與電網(wǎng)主體進(jìn)行分離化處理。這樣一來(lái)，在空調(diào)、采暖的非使用季節(jié)，可停用相應(yīng)的變壓器設(shè)備，從而進(jìn)一步避免設(shè)備空載，提升電能資源的節(jié)約量級(jí)。

第四，運(yùn)用有效的諧波治理技術(shù)?；卺t(yī)療服務(wù)的特殊性，醫(yī)院建筑中會(huì)存放、運(yùn)行有大量的高次諧波源，如MRI設(shè)備、DR設(shè)備、伽馬刀、心電監(jiān)護(hù)儀、超聲診療儀等。據(jù)相關(guān)研究顯示，高次諧波污染是導(dǎo)致電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量下降的主要“公害”之一，同時(shí)也是引發(fā)用電設(shè)備過(guò)熱、負(fù)載、老化等問(wèn)題的核心因素。所以，相關(guān)人員在節(jié)能降耗的方案制定過(guò)程中，有必要實(shí)施出科學(xué)有效的諧波治理技術(shù)。從安裝結(jié)構(gòu)、投入成本、維護(hù)便捷性等角度進(jìn)行考量，可將無(wú)源濾波器作為高次諧波污染的治理首選。將其布設(shè)到醫(yī)院建筑的可磁共振室、病房等區(qū)域，可通過(guò)低阻抗旁路實(shí)現(xiàn)目標(biāo)頻率諧波電流的有效分流，進(jìn)而降低諧波對(duì)電力系統(tǒng)、用電設(shè)備的干擾性，為電能資源的節(jié)約利用做出保障。

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

據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，醫(yī)院建筑的整體用電負(fù)荷中，照明系統(tǒng)的負(fù)荷占比高達(dá)30%。所以，將照明系統(tǒng)作為節(jié)能降耗的技術(shù)優(yōu)化對(duì)象，也是極有必要的。具體來(lái)講：

首先，應(yīng)做好照明燈具的合理選擇?，F(xiàn)階段，市面上常見(jiàn)的燈具主要有發(fā)光二極管、高頻無(wú)極燈、金屬鹵化物燈、緊湊型熒光燈、三基色直管熒光燈等。相關(guān)人員在進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選擇發(fā)光二極管、三基色直管熒光燈等節(jié)能型燈具，并配備出節(jié)能鎮(zhèn)流器、電子鎮(zhèn)流器等裝置，以此提高燈具的功率因數(shù)，強(qiáng)化電能資源在照明系統(tǒng)中的利用效能。

其次，應(yīng)做好照明燈具的距離調(diào)整。根據(jù)光照度第一定律E=IR2（E為光照度，R為光源與照明對(duì)象之間的距離，I為光源的發(fā)光強(qiáng)度）可知，將光源與照明對(duì)象之間的距離成倍數(shù)放大，其光照面積將擴(kuò)大至4倍以上。但與此同時(shí)，隨著光照面積的擴(kuò)大，光照的強(qiáng)度也會(huì)有所減弱。基于此，相關(guān)人員在設(shè)計(jì)光照強(qiáng)度需求較低的建筑空間時(shí)，可適當(dāng)增大燈具的水平高度，從而達(dá)到擴(kuò)大光照面積，減少燈具用量的效果。而在設(shè)計(jì)光照強(qiáng)度需求較高的建筑空間時(shí)，也可適當(dāng)降低燈具的水平高度，從而在燈具功率不變的情況下，達(dá)到提高光照強(qiáng)度的效果。通過(guò)應(yīng)用這兩種技術(shù)策略，可“殊途同歸”地實(shí)現(xiàn)電能資源的節(jié)約降耗。

最后，應(yīng)做好控制方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)。照明系統(tǒng)的控制方式主要有人工控制與自動(dòng)控制兩種。前者主要基于固定開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)照明電路的投切以及燈具功率的變更，后者則通過(guò)聲音、激光、時(shí)鐘、光感等傳感機(jī)制或預(yù)設(shè)程序，進(jìn)行照明系統(tǒng)的自動(dòng)化或智能化調(diào)整。從當(dāng)前來(lái)看，將光學(xué)傳感器、電子時(shí)鐘模塊、驅(qū)動(dòng)控制器、單片機(jī)等裝置器件布設(shè)到照明系統(tǒng)的電力回路當(dāng)中，可形成定時(shí)控制、動(dòng)態(tài)控制、集中控制等多種自動(dòng)控制機(jī)制。與人工控制相比，此類控制方式適宜性更強(qiáng)，敏感度更高，有助于實(shí)現(xiàn)光照需求與照明供應(yīng)的高度匹配，進(jìn)而避免照明電能的過(guò)度浪費(fèi)。

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

空調(diào)系統(tǒng)也是醫(yī)院建筑電能消耗的主要部分，且與醫(yī)院環(huán)境服務(wù)質(zhì)量存在直接關(guān)聯(lián)。相關(guān)人員在進(jìn)行這一系統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面應(yīng)選用新式變頻節(jié)能空調(diào)，或?qū)υ锌照{(diào)設(shè)備進(jìn)行節(jié)能調(diào)速改造，使空調(diào)系統(tǒng)可根據(jù)不同環(huán)境溫度進(jìn)行工況的動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而防止空調(diào)設(shè)備持續(xù)處在大功率、高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，降低電能資源的額外損耗;另一方面，可在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用調(diào)峰蓄能技術(shù)。在夜間低負(fù)荷時(shí)期，空調(diào)系統(tǒng)中流通的電能資源儲(chǔ)存到蓄電池結(jié)構(gòu)中;在白天高負(fù)荷時(shí)期，再將繼續(xù)的電能釋放出來(lái)，進(jìn)而形成削峰填谷的效果，保障空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與壽命穩(wěn)定。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，醫(yī)院建筑的用電體系較為復(fù)雜，其電能資源消耗的涉及環(huán)節(jié)也比較多。所以，相關(guān)人員在制定設(shè)計(jì)、改造的技術(shù)方案時(shí)，應(yīng)著眼于供配電、照明、空調(diào)等多個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)，實(shí)施出設(shè)備選型、模式優(yōu)化等合理的技術(shù)措施，以便在保障用電質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)電能資源的有效節(jié)約。

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