醫(yī)院建筑電氣設(shè)備選型與節(jié)能研究

劉捷云，鄢劍鳴，林賢東，陳 塨

（福州濱海臨空開發(fā)建設(shè)有限公司，福州 350000）

醫(yī)院是重要的公共服務(wù)機(jī)構(gòu)，發(fā)揮著重要的社會(huì)職能。本文從醫(yī)院電氣管理的現(xiàn)狀著手，從人員和建筑設(shè)施2方面分析了醫(yī)院電氣管理存在的問題，討論了各類醫(yī)院對(duì)電能的需求特點(diǎn)，以幾種主要的電氣設(shè)備為例，研究了醫(yī)院電氣設(shè)備的選型依據(jù)，最后對(duì)醫(yī)院電氣設(shè)備節(jié)能方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。為了保證醫(yī)院的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，醫(yī)院需要大量的電力，來保證醫(yī)院的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，由于我國的人口規(guī)模和其他原因，醫(yī)院每天接收的病人越來越多，消耗的能量也越來越多。據(jù)有關(guān)調(diào)查資料表明，我國每年的能耗中，醫(yī)院對(duì)能源的消耗量占到了6%左右。在全球能源資源緊張的情況下，醫(yī)院應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建筑電氣的選擇，降低能耗，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

1 醫(yī)院的劃分和供電需求

就目前來看，醫(yī)院可分為綜合醫(yī)院、?？漆t(yī)院、康復(fù)醫(yī)院、急救中心和療養(yǎng)院，按醫(yī)院的技術(shù)和醫(yī)療水平，可以分為三級(jí)醫(yī)院、二級(jí)醫(yī)院、一級(jí)醫(yī)院。

不同等級(jí)、不同規(guī)模的醫(yī)院，其耗電情況也不同。一般的療養(yǎng)院、一級(jí)醫(yī)院，因?yàn)槭罩蔚幕颊咻^少，醫(yī)療水平較低，所以可以選用較低配置的電氣，例如：在設(shè)計(jì)時(shí)選用普通的電氣；而三級(jí)綜合性醫(yī)院、大型?？漆t(yī)院，因?yàn)榛颊叨?、床位多、醫(yī)療設(shè)備多，特別是大型的手術(shù)，對(duì)醫(yī)院的電氣配置、供配電系統(tǒng)的配置、電氣元件的配置要求都很高。

2 醫(yī)院的能源消耗現(xiàn)狀

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，醫(yī)療體制的不斷完善，我國的醫(yī)療技術(shù)也在不斷進(jìn)步，一些大型醫(yī)院也在不斷使用新的醫(yī)療設(shè)備，這對(duì)我國的醫(yī)學(xué)發(fā)展有很大的促進(jìn)作用，但同時(shí)也會(huì)增加醫(yī)院的能耗。中國是全球第二大能源消耗國，因此，我國當(dāng)前所面對(duì)的一個(gè)重大問題就是人均能源短缺。我國醫(yī)院既要保證醫(yī)療技術(shù)的專業(yè)化，又要盡量減少對(duì)醫(yī)院電氣的能耗。因此，在能源消費(fèi)日益嚴(yán)重的今天，電力設(shè)備的選擇與節(jié)能改造變得尤為重要。

3 當(dāng)前我國醫(yī)院能源消耗存在的主要問題

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各大醫(yī)院都在想方設(shè)法滿足病人的需求，尋求更高效率的醫(yī)療器械，提高醫(yī)院的治愈率，為病人提供更好的服務(wù)。雖然醫(yī)院的醫(yī)療技術(shù)有了很大的提高，但是同時(shí)也帶來了大量的能源消耗。

近年來，各大醫(yī)院都在努力提高醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量，改善病人的就診環(huán)境，但效果卻并不盡如人意，有的醫(yī)院為了提高自己的服務(wù)質(zhì)量，往往會(huì)對(duì)相關(guān)的醫(yī)療設(shè)施進(jìn)行過分的升級(jí)。然而，很多醫(yī)院在升級(jí)實(shí)施前都沒有做出合理的評(píng)價(jià)與預(yù)測，造成了大量的能源消耗，以及后續(xù)的運(yùn)營費(fèi)用。因此，我國醫(yī)療機(jī)構(gòu)在快速發(fā)展和改革的同時(shí)，也存在許多問題。

4 醫(yī)院電氣可靠性和安全性的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

4.1 電力負(fù)載分級(jí)

一般來講，設(shè)備分為3類：第一類設(shè)備是用電設(shè)備與人的身體的外部聯(lián)系，如門診、預(yù)備室、保健室等；第二類是指在電力供應(yīng)裝置發(fā)生故障時(shí)，如手術(shù)室、心臟監(jiān)護(hù)治療室等，有生命危險(xiǎn)的地方。第三類為在治療期與人體直接接觸的傳導(dǎo)設(shè)備，位于門診、護(hù)士站或大型生化設(shè)備等。這進(jìn)一步說明了醫(yī)院的電力負(fù)荷是由醫(yī)療單位所用電力設(shè)備的數(shù)量、病人生命安全的相關(guān)性、電器與人體的接觸等因素來精確決定的，同時(shí)也為醫(yī)療單位的自動(dòng)恢復(fù)供電提供了可靠的依據(jù)。所以，在進(jìn)行電力負(fù)載分類時(shí)，必須保證其分類的準(zhǔn)確性和合理性。在醫(yī)院建筑物的實(shí)際建設(shè)、電力負(fù)載的使用、場所類型的劃分等方面，都要嚴(yán)格遵循相關(guān)的技術(shù)規(guī)程。通常情況下，普通的醫(yī)療機(jī)構(gòu)會(huì)對(duì)自動(dòng)恢復(fù)供電的時(shí)間進(jìn)行限定，從而能夠滿足主要負(fù)載的需求。

4.2 電力分配布線

在建設(shè)配網(wǎng)、布線前，要考慮到醫(yī)院的具體條件，對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理選擇和使用。在大負(fù)載情況下，可以利用輻射分配來改善電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。因此，應(yīng)把電力系統(tǒng)分為雙向供電和終端到終端2種類型，以保證電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。對(duì)于具有相同特性的負(fù)載，可以將軸頸與輻射結(jié)合起來，從而達(dá)到供電目的。

5 醫(yī)院設(shè)備維修要點(diǎn)

選擇合適的修理方式。針對(duì)電子醫(yī)療器械在使用過程中遇到的問題，應(yīng)根據(jù)不同的原因，采取科學(xué)的維修措施。如果是小零件的問題，可以通過零件替換的方式來找出有問題的零件，從而達(dá)到修理的目的。電子醫(yī)療器械非常精密，與其他零件的運(yùn)行密切相關(guān)，所以必須同時(shí)進(jìn)行維護(hù)。另外，在電子醫(yī)學(xué)儀器中，印制電路板是最易發(fā)生故障的元件，因此，必須明確地認(rèn)識(shí)到在維護(hù)過程中的損傷，并根據(jù)這些征兆，有針對(duì)性地進(jìn)行維護(hù)。

6 醫(yī)院建筑電氣設(shè)備的選型分析

6.1 醫(yī)院建筑供配電系統(tǒng)概述

配電系統(tǒng)是整個(gè)建筑的核心，它負(fù)責(zé)為醫(yī)院所有醫(yī)療設(shè)備提供配電，為整個(gè)建筑提供電力和照明。醫(yī)院建筑的配電系統(tǒng)由高壓配電柜、低壓配電柜、變壓器、電纜橋架和電源配電箱等組成。選擇合適的電氣設(shè)備，要根據(jù)醫(yī)院的實(shí)際情況，從醫(yī)院的規(guī)模、用電量、負(fù)荷特性、經(jīng)濟(jì)條件等方面，綜合考慮醫(yī)院的各個(gè)方面，確定最優(yōu)的選擇和配置，以保證醫(yī)院的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

6.2 醫(yī)院建筑供配點(diǎn)系統(tǒng)選型

6.2.1 高壓配電柜選型

目前，在醫(yī)院建筑的電氣設(shè)計(jì)中，主要使用的是內(nèi)部嵌裝移動(dòng)金屬開關(guān)，它具有“五防”聯(lián)動(dòng)的作用，能夠保證醫(yī)院建筑內(nèi)高、低壓設(shè)備的運(yùn)行。在選擇特定類型時(shí)，應(yīng)以防止帶負(fù)載的推拉斷路器手車、防止誤開斷路器、防止接地開關(guān)在關(guān)閉狀態(tài)下關(guān)閉斷路器、防止誤入帶電隔室、在帶電時(shí)誤接接地開關(guān)等為主。此外，高壓配電柜采用金屬密封的盒式結(jié)構(gòu)，保證在使用中不會(huì)發(fā)生變形、斷裂、銹蝕等問題；在選用醫(yī)院配電柜時(shí)，要注意材料的選用，保證選用的材料質(zhì)量穩(wěn)定，并對(duì)柜體進(jìn)行除油、除銹、酸洗、磷化等工序。

6.2.2 低壓配電柜選型

低壓配電柜的結(jié)構(gòu)分為2類：一是抽屜式，二是固定式。

抽屜低壓配電柜的各個(gè)抽屜都是獨(dú)立的，各個(gè)抽屜都是完全隔絕的。該系統(tǒng)通過手柄和機(jī)械鏈鎖來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效控制。該方法能夠精確地定位連接、分離、測試和移出。斷路器合閘機(jī)構(gòu)能有效避免抽屜的脫出，保證工作的安全。

固定低壓配電柜的工作原理與普通的抽屜低壓配電箱一樣，都是獨(dú)立、安全的，而且它的結(jié)構(gòu)比較簡單，使用時(shí)很少出現(xiàn)故障，使用起來也很方便。與抽屜低壓配電柜不同，固定低壓配電柜的配套元件可以使用插頭，在更換和維修的過程中，并不需要斷開全部的電源，只要將相應(yīng)的電路部件從電路中取出就可以了。

由于醫(yī)院電氣設(shè)備的特殊性，在進(jìn)行具體的選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮到設(shè)備的使用地點(diǎn)、功率等因素，進(jìn)行有效的選擇。

在手術(shù)室里，由于手術(shù)室的重要性，手術(shù)室的負(fù)荷是最重要的，所以除了有2個(gè)電源，還必須有1個(gè)備用的發(fā)電機(jī)，當(dāng)外部電力中斷時(shí)，電力系統(tǒng)會(huì)變成發(fā)電機(jī)，而且可以在手術(shù)室里進(jìn)行自動(dòng)切換。

在急診室里，可以根據(jù)相關(guān)規(guī)范，為重要的負(fù)載配置發(fā)電機(jī)。

在放射科，由于電子CT、X光等各種醫(yī)學(xué)儀器的數(shù)量較多，因此，為防止在使用時(shí)發(fā)生干擾，可以將電源從醫(yī)院的變電所中分離出來。同時(shí)，在設(shè)定電源時(shí)，要分別設(shè)定。

在辦公室內(nèi)部，根據(jù)醫(yī)院的實(shí)際用電情況，將醫(yī)院的配電房改造成“樹干”式，通過電氣豎井將電力輸送到醫(yī)院的各個(gè)配電箱中，再通過配電箱提供電力。

6.2.3 變壓器選型

在醫(yī)院的電力消耗中，大約有45%～55%的空氣調(diào)節(jié)，30%的電力和醫(yī)療用電。而醫(yī)院變壓器的額定容量通常在65～75 VA/m2之間，最好的工作負(fù)荷應(yīng)該是70%。由于醫(yī)院是一級(jí)用電單位，所以在醫(yī)院里一般都會(huì)配備2個(gè)以上的變壓器，以保證在一個(gè)變壓器發(fā)生故障時(shí)，另外一個(gè)變壓器仍然可以工作，從而保證醫(yī)院的電力供應(yīng)。就醫(yī)院而言，因?yàn)閄光機(jī)、CT、ECT、核磁共振等醫(yī)療器械數(shù)量龐大，需要配備專門的變壓器。在選用變壓器時(shí)，應(yīng)綜合考慮噪聲、維護(hù)、節(jié)能、環(huán)保等因素，選用干式變壓器是最好的。

6.2.4 照明系統(tǒng)選型

在醫(yī)院里，照明用電大概要消耗30%的電力，這是因?yàn)獒t(yī)院里的照明時(shí)間比較長，所以一個(gè)很小的電源波動(dòng)就會(huì)對(duì)整個(gè)醫(yī)院的用電造成很大的影響。因此，若能采用多種途徑、不同的照明方式，將極大地節(jié)省醫(yī)院的能耗。

第一，根據(jù)國家有關(guān)法規(guī)，選用不同的照明系統(tǒng)，不同的使用場所，不同的燈光系統(tǒng)，不同的設(shè)備。若照明系統(tǒng)的光源類型相同，則應(yīng)選用較佳的照明模式。一般情況下，當(dāng)光源與外部環(huán)境基本一致時(shí)，通過采用較小的照明功率或較少的照明系統(tǒng)，可以大大降低照明系統(tǒng)的耗電量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

第二，選擇適當(dāng)?shù)恼彰鞣绞?。通常，照明方式?duì)燈具的節(jié)能有很大的影響。所以，在選擇合適的照明形式的時(shí)候，必須要利用自然的光線，利用一些特殊的方法，切斷一部分的分支，在白天有足夠光線的情況下，將它關(guān)掉，只有在陰天和晚上才能使用。樓梯間、公共走廊燈的位置，可以按照自然光的采光情況和建筑的特殊情況進(jìn)行劃分；在人流密集的地方，如收費(fèi)大廳、急診室等，可以采取集中式的管理方式，根據(jù)不同的需要，調(diào)整燈光的亮度和相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

7 醫(yī)院電氣設(shè)備節(jié)能思路

由于醫(yī)療用電設(shè)備的能耗較高，在當(dāng)前世界能源日益緊缺的情況下，醫(yī)院電氣的節(jié)能設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

7.1 配電節(jié)能設(shè)置

在醫(yī)院的電力系統(tǒng)中，電力分配系統(tǒng)是指將整個(gè)醫(yī)院的電力供應(yīng)進(jìn)行分配。要想最大限度地減少能源消耗，除了選用節(jié)能變壓器外，還要做好對(duì)電力系統(tǒng)的日常保養(yǎng)與管理。同時(shí)，要合理地配置電力負(fù)荷，從而提高電力系統(tǒng)的負(fù)荷率，并通過有效的優(yōu)化措施，將變壓器的負(fù)荷率保持在75%～85%，并保持在較長時(shí)間的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷范圍內(nèi)，從而在保證醫(yī)療用電的前提下，大幅度地減少其運(yùn)行損耗，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

主要電力設(shè)備的節(jié)能配置，在醫(yī)院中，用電設(shè)備也是最重要的供電設(shè)備，同時(shí)也是醫(yī)院能源消耗的主要設(shè)備。所以，對(duì)相應(yīng)電氣設(shè)備進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)是十分必要的。

首先，幾乎所有的醫(yī)院都會(huì)安裝中央空調(diào)，但是，中央空調(diào)的設(shè)計(jì)大多都是按照最大負(fù)荷來設(shè)計(jì)的，當(dāng)它真正運(yùn)行起來的時(shí)候，它的最大負(fù)荷也就是10天左右，而且它的負(fù)荷并不高。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，制冷設(shè)備的負(fù)載并不隨季節(jié)而改變，經(jīng)常處于滿載狀態(tài)，這樣就會(huì)造成一定的能耗損失。因此，醫(yī)院必須尋求更為高效的方法來解決中央空調(diào)設(shè)備的冷卻塔、冷卻水泵等問題。目前，若要更高效地節(jié)能，最好的辦法就是實(shí)行契約型的能源管理。所以，如果一些醫(yī)院的中央空調(diào)面積較大，采用這種方式，可以節(jié)省更多的能量。

其次是電梯節(jié)能。電梯是目前醫(yī)院使用最多的電器，也是最重要的電力設(shè)備之一。在節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到醫(yī)院白天人流多、晚上少，采用變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造。同時(shí)，通過建立健全的電梯運(yùn)行管理機(jī)制，既能有效地減少能耗，又能在一定程度上提高電梯的利用率。

7.2 加大綠色能源的利用

在醫(yī)院建筑電氣設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)加大對(duì)綠色能源的使用，如太陽能，從而達(dá)到減少醫(yī)院能耗的目的。醫(yī)院可以利用醫(yī)院花園、空地屋頂來安裝太陽能集熱板，并與醫(yī)院現(xiàn)有的空氣源熱泵系統(tǒng)相匹配，利用太陽能將室內(nèi)的熱水加熱至一定的溫度，再通過開動(dòng)空氣源熱泵來持續(xù)加熱，直至達(dá)到工作溫度。這樣既可以降低醫(yī)院的能源消耗，又可以增加醫(yī)院的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，還可以從某種意義上起到環(huán)保的作用。

7.3 照明系統(tǒng)的節(jié)電裝置

照明是醫(yī)院能源消耗的重要組成部分，因此，要對(duì)其進(jìn)行有效的照明設(shè)計(jì)。

首先，根據(jù)實(shí)際情況，根據(jù)各功能區(qū)的不同，合理地確定照明系統(tǒng)的亮度。在具體的設(shè)計(jì)中，由于醫(yī)院不同場所、不同區(qū)域?qū)φ斩葮?biāo)準(zhǔn)值有不同的要求，因此，應(yīng)以該標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，合理地確定照明系統(tǒng)的亮度，避免亮度下降。在此基礎(chǔ)上，對(duì)醫(yī)療區(qū)、住院部、后勤等區(qū)域的燈光強(qiáng)度進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行合理的選擇。

其次，采用高效的照明設(shè)備。為了達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的要求，醫(yī)院在進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，可以將其更換為節(jié)能型的燈具，而不會(huì)影響到亮度。

最后，通過對(duì)醫(yī)療設(shè)備的智能化控制，降低醫(yī)院的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源。

8 結(jié)束語

醫(yī)院建筑內(nèi)的電氣設(shè)備是保障醫(yī)院正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要依據(jù)，特別是隨著醫(yī)療器械數(shù)量的增多，電力設(shè)備的消耗也越來越大。面對(duì)這種嚴(yán)峻的形勢(shì)，醫(yī)院應(yīng)加強(qiáng)電力設(shè)備的選型和節(jié)能設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低設(shè)備能耗、增加經(jīng)濟(jì)效益、推動(dòng)醫(yī)院可持續(xù)發(fā)展的目的。