程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：醫(yī)院建筑工程的電氣設計比其他行業(yè)的電氣設計難度大，因為醫(yī)院是公共場所，人數(shù)較多。醫(yī)院擁有診療設備，電學要求因科室的職能而有所不同。本文對醫(yī)院電氣能源管理與節(jié)能措施及存在的問題進行了分析，并提出了相應的管理方法和節(jié)能對策，從而滿足醫(yī)院可持續(xù)發(fā)展需求。

關鍵詞：醫(yī)院；電氣能源管理；節(jié)能措施

0引言

經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展以能源消耗為基礎，在此過程中采取切實可行的能源利用措施促進能源的可持續(xù)發(fā)展，相反如果能源消費問題得不到解決，將會出現(xiàn)能源不足的問題，并阻礙經(jīng)濟發(fā)展。以科學可行的電氣節(jié)能措施為基礎，有效解決能耗高問題，可有效緩解電力短缺，帶來較好的社會和經(jīng)濟效益。當今的電力事業(yè)中，除了節(jié)能外，還需要注意選擇設備，從根本上保護環(huán)境。

1醫(yī)院電氣能源管理的重要性

醫(yī)院本身是公共場所，耗能很大，針對這種情況，加強對醫(yī)院基礎設備管理的監(jiān)督，引進專業(yè)的醫(yī)療儀器設備，減少不必要的電能資源浪費，保證醫(yī)院收支平衡的重要措施?？梢栽诖_保實現(xiàn)公共服務的同時實現(xiàn)。其次，作為電力的主要消費者，醫(yī)院將切實增加醫(yī)院正常運行中對電力的使用。醫(yī)院將引進更多的電器。在節(jié)能方面，通過減少排放和增加能耗來達到降低能耗，在實現(xiàn)醫(yī)院經(jīng)濟效益的前提下，可以實現(xiàn)社會效益。

2醫(yī)院電氣能源管理中存在的問題

2.1設計階段缺乏規(guī)劃

人們的生活水平不斷提高，對醫(yī)院醫(yī)療服務的要求也越來越高。長期發(fā)展來看，醫(yī)院在這種形勢下，積極引進更好環(huán)境設備和醫(yī)療器械，對電力的需求必然越來越大。近幾年，中國有關部門出臺多項政策，降低萬元收入能耗支出，對能源消費進行了控制，提倡節(jié)能、環(huán)保，“雙碳”，以往的設計不能現(xiàn)在的需求。在空調、醫(yī)療設備、照明等醫(yī)院環(huán)境的構成中，尤其是在醫(yī)院空調和醫(yī)療設備的使用中，各自造成了很大的能量消耗。在這種環(huán)境下，基于特定行業(yè)的醫(yī)院電源設計，主要是為了穩(wěn)定和連續(xù)，所有電器的設計都是以節(jié)能為主。

2.2缺少足夠的專業(yè)電力管理人員

醫(yī)院是醫(yī)療和醫(yī)療服務機構，因此密切關注醫(yī)療質量。在醫(yī)院后勤管理中，電力能源管理起著十分重要的作用。然而，醫(yī)院管理者對醫(yī)院電氣能源管理缺乏重視。但若缺乏足夠的專業(yè)電力能源管理人員，將不能滿足醫(yī)院節(jié)能工作的相關要求，嚴重影響嚴格執(zhí)行。并落實相關措施。

2.3醫(yī)院電力管理系統(tǒng)尚未建立

醫(yī)院工作人員和病人沒有形成節(jié)能意識的觀念，甚至在陽光充足的環(huán)境中，病房仍然亮著燈，若無人管理，電力消耗應是不可避免的。第二，沒有建立健全的指導制度和方向。因為沒有節(jié)能減排參照基準，沒有具體安裝節(jié)能效果。將導致工作、節(jié)能管理延誤。盡管醫(yī)院開展了節(jié)能工程，引進了很多電子設備和新工藝，但這些電子設備的引進需要相關專業(yè)電氣人員具備達到節(jié)能目的的專業(yè)電氣技術。醫(yī)療技術是醫(yī)院的重點，而電力管理則是后勤管理。過于注重前端工作的順利開發(fā)，忽視了節(jié)能降耗的必要性，導致醫(yī)院經(jīng)營管理存在失誤。

3醫(yī)院電氣能源管理以及節(jié)能對策

3.1加強電氣能源管理工作

要做好電氣能源管理工作，建立一個專業(yè)的管理隊伍是的，其次，包括在醫(yī)院的綜合管理中，從日常工作入手，根據(jù)自己實際情況制定管理方法，強化節(jié)能意識等，制定具體、方便的實施計劃。認識到節(jié)約能源，提高醫(yī)院各部門節(jié)能工作的重要性和必要性，才能有效地達到節(jié)能的基本目標；積極引進節(jié)能技術，在電器應用過程中，可引進科學節(jié)能技術來管理電器?？蛇x用節(jié)能變壓器和電機。目前的熒光節(jié)能燈適用用途廣泛、涂布效率高、頻譜范圍廣、使用壽命長，因此可在醫(yī)院內使用更多的燈泡。

3.2電氣安全保護設計工作

在醫(yī)院電氣安全設計工作中同樣也是一大難點，電氣安全設計的質量、住院病人和醫(yī)護人員的生命安全越高，越要處于正常狀態(tài)。確實有保障。在設計醫(yī)院接地故障時，在進行安全防護時，可采用避雷接地保護、等電位接地裝置、等電位設置和設置屏蔽等電位。具體來說，在該地區(qū)進行詳細設計時，注意以下幾點：TN-C 接地裝置容易產(chǎn)生電壓，因此不建議在診斷和治療部門或醫(yī)院內使用。盡管 TN-S 可以避免各種儀器的電磁干擾，但 TN-S 接地保護可以避免這種情況。在醫(yī)院手術室和 ICU 電氣安全保護設計工作中，由于這種接地保護裝置的電位差很小，能保證手術設備的供電不中斷；在其他電氣安全設計中，門診可采用局部等電位差的保護方法。

3.3對施工過程進行嚴密監(jiān)控

電氣工程實施過程也是一個問題多的階段。為此，管理者對整個施工過程進行嚴密的監(jiān)控。盡管有現(xiàn)場施工經(jīng)驗，但仍有一些工程負責人對圖紙了解不充分，因此管理人員有必要對現(xiàn)場施工情況進行嚴格監(jiān)控，并對主要零件的施工提出意見。二是施工人員按照相關設計要求進行施工，認真對待細節(jié)。每個施工步驟都要經(jīng)過嚴格的檢查，以確認整個施工過程的有序性和完工質量。

3.4醫(yī)院照明方面的設計

在進行醫(yī)院照明設計細部照明設計時，可參照國家頒布的《建筑照明設計規(guī)范》及其他相關法規(guī)，提高照明設計工作質量。在應急燈設計中如何做好工作。設計師在開始設計應急燈時，要明確不僅要建造全開應急燈，還要考慮到醫(yī)院的斷電。根據(jù)各部分的功能，這需要詳細調查和分析。在優(yōu)化照明時，盡可能選擇 LED 燈。既能保證長時間的照明效率，又能達到長壽命和穩(wěn)定性能?？梢岳脽艄鈺r間和耗電量損失，選擇和控制照明器的方法。而優(yōu)化照明的方法是加強控制，根據(jù)不同區(qū)域的照明需要，合理選擇燈具。例如：病房的緊急照明設計，需要為各樓層的護士站、各樓層的醫(yī)務室和所房設計特殊的應急設備，并配有備用電源的柴油發(fā)電機。專業(yè)的 EPS 應急照明設備可用于醫(yī)院堅固的電器設備。有特殊功能的任何類型的照明，包括在室外緊急治療時使用紅色警告燈，在診斷和治療部門使用可調白熾燈。

3.5醫(yī)院電氣節(jié)能措施

節(jié)能措施之一是根據(jù)醫(yī)院環(huán)境選擇合適的變壓器，選擇相應的電力變壓器，以確保電力正常工作，同時達到節(jié)能目的。在醫(yī)院電力負荷中心的特定條件下，選擇適當容量和數(shù)量的變壓器，達到經(jīng)濟的目的。選擇節(jié)能變壓器時要考慮負載率為 30%~80%，當?shù)陀?30% 時，考慮設備是否達到節(jié)能要求，必要時更換變壓器。為保證獲得一定的經(jīng)濟效益，需要考慮擴大電容來選擇變壓器。變壓器節(jié)能是將剪切毛刺控制在 0.02mm 以下，減少空載損耗，改善絕緣結構，減小絕緣體積，適當提高繞組充填率，減少線圈尺寸和損耗。如果需要，使用合適的散熱器，以提高電路的容納力?？茖W合理地優(yōu)化布置方案，并在布線前進行詳細地研究。一般來說，考慮到既能正常供電，又能裁減冗長線路，終達到節(jié)能與節(jié)能減排的實際效果。實際上，接線方式是直線布置。這種方法不但能減少布線過程中非常多的異物障礙物，而且還能縮短布線的長度。

3.6醫(yī)院空調節(jié)能措施

醫(yī)院空調是公共建筑的用電大戶，占醫(yī)院總用電量23%~26%。如何有效管理中央空調系統(tǒng)，是后勤管理重中之重。通過傳感器采集設備運行參數(shù)，室內外環(huán)境參數(shù)，并通過通訊手段將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_，在保證末端舒適性的同時，優(yōu)化系統(tǒng)控制策略，真正做到能源的按需供給，合理配置，實現(xiàn)建筑節(jié)能。采用 AI 算法，可根據(jù)客戶實際用能行為不斷修正運行策略，確保效果持續(xù)達標。

4 AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結合《醫(yī)療建筑電氣設計規(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)建設技術導則》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(yī)院后勤管理人員進行能源供應系統(tǒng)及設備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設和節(jié)能管理提供了良好的技術平臺。

4.2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、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)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(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，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案。

4.3平臺拓撲圖

4.4平臺子系統(tǒng)

4.4.1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備進行監(jiān)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(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。

4.4.2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)關及大數(shù)據(jù)分析技術，通過智能網(wǎng)關采集現(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)運維任務到工作人員手機上，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。

4.4.3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)開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、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、空調控制等設備進行聯(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備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。

4.4.4醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案

對建筑各類耗能設備能耗數(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。

4.4.5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(qū)域的照明浪費，還可以幫助醫(yī)院管理照明。

系統(tǒng)在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網(wǎng)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(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(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結合。

4.4.6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，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡，并對這些設備的狀態(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)科學預警火災、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。從火災預防，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，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。

4.4.7醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為火災自動報警系統(tǒng)的預警子系統(tǒng)，由電氣火災監(jiān)控主機、電氣火災監(jiān)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(xiàn)場總線構成一套完整的預防電氣火災的監(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)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)對建筑電氣安全預警。現(xiàn)場設置的傳感器監(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。

4.4.8醫(yī)院消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

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

消防設備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設置區(qū)域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區(qū)域分機通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。

4.4.9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)生火災后自動關閉常開防火門，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)生火災時，關閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴散。

4.4.10醫(yī)院消防應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，消防比較復雜，一旦發(fā)生火災，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應急照明和指示系統(tǒng)可以和火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應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急預案，提升人員逃生概率。

4.4.11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)院的精密化驗設備可能會產(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，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應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。

5結束語

在醫(yī)院這種人群密集的公眾性場所，加強對電氣資源的管理和節(jié)能措施，就要利用人為干預的政策。為了提高電能的利用率，優(yōu)化用電，需要根據(jù)實際情況進行一些必要的調整。通過引進相關專業(yè)的電力人員并設置專業(yè)的節(jié)能管理員，具體建立起一套科學規(guī)范的管理體系，這樣才能對電氣資源進行很好的節(jié)能管理。醫(yī)院采取合理的節(jié)能措施，以減少資源浪費，為病人和醫(yī)護人員提供更加舒適的環(huán)境。

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[10] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版．

作者簡介：

程瑜，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。主要從事醫(yī)院能源管理系統(tǒng)的研發(fā)與應用