醫療建筑電氣節能設計淺析

朱育輝

（重慶市設計院，重慶 400015）

一、工程概況

某醫療建筑為三級甲等醫院，總建筑面積84507平米，地下車庫及設備用房24755平米，地上23層，總高99.6米，門診位于建筑裙房，裙房建筑高度28.40m，醫院總體規劃為500床，設地下停車位660輛，為Ⅰ類大型車庫，整個建筑為一類高層建筑。

主要功能為車庫、醫技部、門診部和住院部。

二、供配電系統節能

（一）變電所設計

項目采用燃氣分布式能源系統，10kV并網分布式電源經專屬配電變壓器升壓后接入市政10kV電網。

結合建筑布局及負荷分配情況，在負一層車庫設置2個10/0.4KV變電室（1號變電所（裙房），1號變電室（塔樓）），由上級變電站引來兩路獨立的10KV電源，變電所靠近負荷中心，380/220V供電半徑小于200米。

（二）變壓器選擇

1.選用D，yn11接線組別的低損耗、低噪聲節能型SCB12干式變壓器，且配電變壓器能效限定值及節能評價值符合《三相配電變壓器能效限定值及節能評價值》GB20052-2013中規定的目標值要求。

2.合理選擇變壓器的容量和臺數，變壓器總安裝容量為4800KVA。1號變電所（裙房）2臺1600 KVA變壓器，1號變電所（塔樓）2臺800 KVA變壓器。變電所0.38/0.22kV系統均采用單母線分段運行方式，兩臺變壓器之間設低壓聯絡,以適應由于季節性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器，實現經濟運行減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。

3.合理分配負荷，控制變壓器負載率在75%--85%之間，盡量使變壓器工作在高效低耗區，減少變壓器空載和負載損耗。

（三）提高功率因數

1.采用分散就地補償和低壓集中補償相結合的方式以提高功率因數。

2.集中補償以低壓靜電電容器在變電所低壓側集中自動補償為主，總補償容量1980KVAR，補償后的變壓器低壓側功率因數達0.9以上；熒光燈、氣體放電燈就地補償，補償后的功率因數為0.9以上。

3.當變壓器母線電流最大相超過三相負荷電流平均值的115%，最小相負荷電流小于三相負荷電流平均值的85%時，采用分相無功自動補償裝置。

（四）減少配電線路損耗

1.合理選擇導體截面，負荷線路盡量短，以減少線路損耗；

2.對于較長的線路，在滿足載流量、熱穩定、保護配合及電壓降要求的前提下，在選定線截面時加大一級線截面。

（五）諧波治理措施

1.設計盡量做到三相負荷平衡，選用低諧波產品或設備自帶濾波器，選用D,yn11接線型變壓器。

2.無功自動補償裝置中配14%的電抗器以避免諧振和限制電容器回路中的諧波電流，保護電容器。

3.諧波嚴重的X射線設備、CT機、磁共振成像等大型診療設備，相對集中供電，由變電所專用回路供電，在配電系統主干線上靠近騷擾源處設置有源濾波裝置，減少其對電源線路的影響。

三、照明系統節能

（一）照度標準

照明設計滿足《建筑照明設計標準》GB50034-2013中表5.3.6和表6.3.6規定的各種照度標準、視覺要求、照明功率密度目標值。

（二）光源及燈具選擇

選擇高效節能、光效高、顯色性好的光源。辦公室、病房、診室等選用細管徑直管熒光燈，公共走道及衛生間選用緊湊型熒光燈，車庫選用LED燈。

（三）燈具效率

燈具效能及效率應滿足《建筑照明設計標準》GB50034-2013 的要求。在滿足眩光限制和配光要求條件下，選用效率或效能高的燈具，直管型熒光燈燈具的效率開敞式不低于75%； 透明保護罩不低于70%；棱鏡保護罩不低于55%；格柵式不低于65%。緊湊型熒光燈筒燈燈具的效率開敞式不低于55%；透明保護罩不低于50%；格柵式不低于45%。高強度氣體放電燈燈具的效率開敞式不低于75%；格柵或透罩不低于60%。

（四）光源附件

使用低能耗及性能優的光源用電附件（電子鎮流器、節能型電感鎮流器等)；熒光燈選用帶有無功補償的燈具，緊湊型熒光燈優先選用電子鎮流器。熒光燈單燈功率因數不應小于0.9；除熒光燈外的其他氣體放電燈單燈功率因數不應小于0.85。

（五）照明控制方式

根據照明使用特點，合理選擇照明控制方式。車庫照明采用分區集中控制；設備房采用分組就地控制；辦公室、病房、診室、檢查室等場所照明充分利用天然光，根據天然光的照度變化，控制照明燈具的點亮范圍，照明控制與外窗平行；公共區域走道、門廳、報告廳、會議室、多功能廳等區域設置智能照明燈光控制系統，可通過各控制區現場的各類控制界面選擇相應的燈光場景，也可在總控制室通過系統監控界面對系統所有的區域進行監控和管理；室外照明采用程序集中控制。

（六）照明配電

主照明電源線路盡量做到三相負荷平衡，以減少電壓損失對光源的發電效率的影響。

四、建筑設備節能

（一）項目采用燃氣分布式能源系統，以天然氣為主要燃料，帶動燃氣發電設備運行，產生的電力供應用戶的電力需求，系統發電后排出的廢熱通過余熱回收利用設備(余熱鍋爐或者煙氣吸收式制冷制熱機組等)向用戶供熱、供冷和提供衛生熱水，醫院直接電力需求大大降低。

燃氣分布式能源系統能實現能源的梯級利用，充分利用發電余熱，就地供熱、供電，可減少電力長距離輸送的損耗，能源綜合利用率在80%以上。相比現有小型燃氣鍋爐和電制冷制熱空調，可以大幅度提高熱效率，產生巨大的經濟效益。

燃氣分布式能源系統能實現調峰作用。夏季和冬季往往是負荷的高峰時期，此時如采用以天然氣為燃料的燃氣輪機冷、熱、電三聯供系統，不但可解決夏季的供冷與冬季的供熱需要，同時也提供了一部分電力，由此可對電網起到削峰填谷作用。

系統流程圖見下圖。

（二）電動機電壓降控制要求：電動機頻繁啟動時，不宜低于額定電壓的90%；電動機不頻繁啟動時，不宜低于額定電壓的85%。

（三）平時使用的電動機，30kW及以下的電動機采用直接啟動方式，30kW以上電動機采用軟啟動降壓啟動方式；消防專用設備電動機30kW及以下的電動機采用直接啟動方式啟動，30kW以上電動機采用星三角或自耦變壓器降壓啟動方式。

（四）平時功能性使用的電動機由各自的使用功能控制；新風機由空氣質量監控系統中的CO2濃度信號聯動控制啟動，地下車庫的送、排雙速風機由空氣質量監控系統中的CO濃度信號聯動控制轉入高速運行。

（五）設計選用的單臺電梯具備集選控制，多臺電梯具備程序集中調控和群控的功能。采用節能型電梯，能量需求不大于 2.5kWh/ t.km。

（六）電梯、生活水泵、空調水泵采用變頻調速控制，使其在負載率變化時自動調節轉速使得與負載變化相適應以提高電動機輕載時的效率。

五、節能管理

（一）根據建筑功能特點，按照明插座系統、空調系統、動力系統、特殊用電等4個分項設置計量系統。

（二）能源管理系統

所有計量表均采用多功能數字電表，建立后臺能源管理系統，自動采集相應的能耗數據，并將數據傳輸至能源管理信息平臺，通過能源管理系統的日報表、月報表、年報表數據分析能耗情況，優化節能管理措施。

點位設計：醫院公共區域的水電、空調能耗以及醫用氣體計量點位。

設備組成：能耗數據管理層、能耗數據采集層和能耗各類表具。

系統構架：系統主干采用TCP/IP協議，采集器到各類計量表具采用485總線方式進行數據傳送。

六、樓宇控制系統

利用樓宇設備自控系統對空調系統、給排水系統、電梯系統等設備的運行、安全狀況、能源使用狀況及節能等實行綜合自動監測、控制與管理，以達到安全、節能、舒適和優化管理的目的，滿足日常管理的要求。

七、結語

合理設計供配電系統，選用高效節能的建筑設備，應用先進的節能控制技術，最大限度提高能效和降低能耗。