朱飛宇, 吳天放

(1.溫州設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司, 浙江 溫州 325003;2.溫州高速公路投資有限公司, 浙江 溫州 325012)

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既有醫(yī)療建筑的電氣節(jié)能改造

朱飛宇1, 吳天放2

(1.溫州設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司, 浙江 溫州 325003;2.溫州高速公路投資有限公司, 浙江 溫州 325012)

結(jié)合既有醫(yī)療建筑工程實(shí)例,從供配電系統(tǒng)、電氣照明、建筑設(shè)備等方面介紹了既有醫(yī)療建筑的電氣節(jié)能改造措施,對(duì)比分析了電氣節(jié)能改造前后的能耗。工程運(yùn)行的結(jié)果驗(yàn)證了電氣節(jié)能改造措施的可行性和有效性。

節(jié)能改造;照明功率密度;分項(xiàng)計(jì)量;動(dòng)態(tài)能耗監(jiān)測(cè)

朱飛宇(1961—),女,教授級(jí)高級(jí)工程師,從事建筑電氣設(shè)計(jì)及建筑節(jié)能的研究。

0 引 言

我國(guó)建筑節(jié)能技術(shù)起步較晚,據(jù)2005年國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì),全國(guó)已有民用建筑420億m2,其中公共建筑面積55億m2,既有公共建筑中符合節(jié)能建筑要求的僅占1%。這些建筑既影響節(jié)能減排工作的順利推進(jìn),又阻礙建筑的可持續(xù)發(fā)展,難以提供高品質(zhì)、舒適的建筑室內(nèi)環(huán)境。醫(yī)院作為公用建筑中的能耗大戶,節(jié)能改造的空間潛力巨大[1]。

本文通過工程改造,對(duì)既有醫(yī)院建筑的能耗進(jìn)行分析,為類似工程提供參考。

1 項(xiàng)目概況

溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院下設(shè)兩個(gè)區(qū),一區(qū)(即老院區(qū))主要由主體院區(qū)、醫(yī)療保健中心和急診樓三部分組成,建筑面積約為7萬m2。二區(qū)(即新院區(qū))于2012年10月建成運(yùn)營(yíng),為大型三級(jí)甲等綜合性醫(yī)院,建筑面積為33.55萬m2,總投資約23億元,預(yù)設(shè)日門診量約2萬人次。

新院區(qū)保持現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案,局部增加節(jié)能改造措施。老院區(qū)9#行政辦公樓、10#配電房基本保持目前現(xiàn)狀,其余的則需要改建建筑。

2 現(xiàn)狀診斷

2.1 負(fù)荷等級(jí)

(1) 一級(jí)負(fù)荷包括重要手術(shù)室,重癥監(jiān)護(hù)用電為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷。

(2) 二級(jí)負(fù)荷包括其他手術(shù)室空調(diào)、診斷用CT、高級(jí)病房等。

(3) 其余為三級(jí)負(fù)荷。

2.2 供電電源

從醫(yī)院現(xiàn)有的高壓配電房接入獨(dú)立的10 kV電源,并用高壓電纜直接送至變壓器房。

2.3 用電負(fù)荷

新院區(qū)配有SCBH15-1600 kVA非晶合金變壓器6臺(tái),SCBH15-2000 kVA非晶合金變壓器4臺(tái),SCBH15-400 kVA非晶合金變壓器2臺(tái),安裝容量為18 400 kVA,滿足節(jié)能整改后的需求。

老院區(qū)現(xiàn)有800 kVA變壓器6臺(tái),安裝容量為4 800 kVA,為全院空調(diào)、照明及其他負(fù)荷供電,可滿足需求,無需擴(kuò)容(用電負(fù)荷按80 VA/m2估算,約為4 000 kVA。)

2.4 照明系統(tǒng)

(1) 照明配電系統(tǒng)。一般照明采用電纜由配電房沿電纜橋架敷設(shè)以樹干方式配電;應(yīng)急照明、疏散指示照明等采用兩路專用電源供電,并在末端互投。

(2) 普通照明。老院門診、病房、醫(yī)技樓等照明光源采用老式熒光燈,新院區(qū)采用T5、T8日光燈,配置高效節(jié)能型燈具。

(3) 應(yīng)急照明。樓梯間、前室、疏散走道、大廳、變電所、柴油發(fā)電機(jī)房、水泵房、消防控制室、防排煙機(jī)房、消防電梯機(jī)房等處設(shè)有應(yīng)急照明燈(疏散指示標(biāo)志)。手術(shù)室、監(jiān)護(hù)病房設(shè)安全照明。應(yīng)急照明采用集中式應(yīng)急電源柜供電。應(yīng)急照明平時(shí)由原地開關(guān)控制,火災(zāi)時(shí)由消防控制室緊急開啟。

在大空間用房、走廊、安全出口、樓梯間及其前室、電梯間及其前室、主要出入口等場(chǎng)所設(shè)置疏散指示,應(yīng)急照明及疏散照明采用區(qū)域集中式供電應(yīng)急照明系統(tǒng),其連續(xù)供電時(shí)間不小于30 min,同時(shí)必須滿足相關(guān)規(guī)范要求,采用220 V電源供電,光源采用LED。

(4) 特殊照明。① 手術(shù)室內(nèi)照明燈具為嵌入式密封燈帶,燈帶布置在送風(fēng)口外,大型以上(含大型)手術(shù)室的照度均勻度不低于0.7;② 成人病房照明宜采用一床一燈;③ 護(hù)理單元走道和病房設(shè)夜間照明,床頭部位照度不應(yīng)大于0.11 lx,兒科病房不應(yīng)大于1 lx。

(5) 燈具以配置高效節(jié)能型光源及燈具為主。開水間、水泵房、病房衛(wèi)生間采用密閉型燈具,辦公室、示教室、走道等采用嵌入式高效格柵熒光燈,病房一般照明選用間接照明熒光燈,并設(shè)床頭燈,每間病房及病房層走道設(shè)腳燈作夜間照明。手術(shù)室設(shè)凈化燈作一般照明,并設(shè)無影燈作手術(shù)照明。監(jiān)護(hù)病房、治療室、手術(shù)室、麻醉室、無菌庫等均裝設(shè)電子滅菌燈(或移動(dòng)式)消毒殺菌。醫(yī)生辦公室、手術(shù)室、示教室、觀片室等設(shè)置讀片燈;放射室、手術(shù)室門上方設(shè)工作標(biāo)志燈。樓梯間選用吸頂燈或壁燈[2-3]。

3 節(jié)能整改措施

3.1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能

(1) 根據(jù)建筑規(guī)劃,將變配電房盡量設(shè)置在負(fù)荷中心,減少低壓側(cè)線路長(zhǎng)度,降低線路損耗。

(2) 選用新型的非晶合金變壓器,變壓器為Dyn11接線。單相負(fù)荷盡可能均衡地分配在三相上,使三相負(fù)荷保持基本平衡,最大相負(fù)荷不超過三相負(fù)荷平均值的1.15倍,最小相負(fù)荷不小于三相負(fù)荷平均值的85%。

(3) 對(duì)容量較大的季節(jié)性用電設(shè)備或?qū)Ｓ迷O(shè)備(如空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備、容量較大的X光機(jī)等負(fù)荷),設(shè)置專用變壓器供電,以降低變壓器損耗。

(4) 在變配電所的低壓側(cè)設(shè)集中無功自動(dòng)補(bǔ)償,采用自動(dòng)投切裝置,要求功率因數(shù)保持在0.95以上。

對(duì)容量較大、負(fù)載穩(wěn)定且長(zhǎng)期運(yùn)行的功率因數(shù)較低的用電設(shè)備,采用并聯(lián)電容器就地補(bǔ)償。對(duì)諧波電流較嚴(yán)重的非線性負(fù)荷,無功功率補(bǔ)償考慮諧波的影響,安裝無源有源復(fù)合濾波吸收裝置,以抑制諧波。

3.2 電氣照明的節(jié)能

(1) 按照GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的照度標(biāo)準(zhǔn)、照明均勻度、統(tǒng)一眩光值、色溫、顯色指數(shù)、照明功率密度(Lighting Power Density,LPD)、效率等相關(guān)要求設(shè)計(jì)。照明系統(tǒng)LPD及照度值如表1所示。

(2) 采用LED節(jié)能日光燈作為光源。LED日光燈采用最新的LED光源技術(shù),節(jié)電高達(dá)70%以上。

(3) 在滿足眩光限制的條件下,選用效率高的燈具以及開敞式直接照明燈具。室內(nèi)開敞式燈具效率不低于75%,格柵式燈具效率不低于60%;室外燈具效率不低于50%。

(4) 在滿足燈具最低允許安裝高度及美觀要求的前提下,降低燈具的安裝高度,節(jié)約電能。

(5) 根據(jù)醫(yī)院的工作特點(diǎn)、性質(zhì)、功能、標(biāo)準(zhǔn)、使用要求等具體情況,對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)實(shí)用、合理有效的節(jié)能控制設(shè)計(jì)。

表1 照明系統(tǒng)LPD及照度值

① 建筑物功能照明的控制。采用分回路間隔控制、燈盤不同回路控制等方式,對(duì)照明回路重新進(jìn)行劃分,達(dá)到各時(shí)段不同照度的控制效果。地下室等功能性要求較高的場(chǎng)所采用智能照明集中控制。病房、醫(yī)技、辦公等設(shè)置節(jié)能控制開關(guān),在每個(gè)房間的入口設(shè)置開關(guān)。

② 走廊、門廳等公共場(chǎng)所的照明控制。公共場(chǎng)所的照明采用集中控制,并按建筑使用條件和天然采光狀況采取分區(qū)、分組、分時(shí)段進(jìn)行控制,并按需要采取調(diào)光或降低照度的控制措施。不經(jīng)常使用的場(chǎng)所,如部分走道、樓梯間等采用人體+紅外感應(yīng)開關(guān)控制。應(yīng)急照明燈具在應(yīng)急時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮。病房走道夜間采取能關(guān)掉部分燈具或降低照度的控制措施。

3.3 建筑設(shè)備的電氣節(jié)能

(1) 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的電氣節(jié)能措施包括:對(duì)病房區(qū)域的空調(diào)溫控器增加窗戶磁開關(guān)聯(lián)動(dòng)信號(hào),在病房窗戶開啟時(shí)聯(lián)動(dòng)溫控器自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)末端。

(2) 給排水系統(tǒng)設(shè)備的電氣節(jié)能措施包括:① 對(duì)生活給水、中水及排水系統(tǒng)的水泵、水箱(水池)的水位及系統(tǒng)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè);② 根據(jù)水位及壓力狀態(tài),自動(dòng)控制相應(yīng)水泵的啟停,變頻調(diào)速控制、自動(dòng)控制系統(tǒng)主、備用泵的啟停順序;③ 對(duì)系統(tǒng)故障、超高低水位及超時(shí)間運(yùn)行等進(jìn)行報(bào)警。

(3) 電動(dòng)機(jī)設(shè)備的電氣節(jié)能措施包括:① 在滿足工藝要求、運(yùn)行可靠的前提下,電動(dòng)機(jī)采取變頻器調(diào)速節(jié)電措施;② 異步電動(dòng)機(jī)采取就地補(bǔ)償無功功率,提高功率因數(shù),降低線損。

(4) 增加智能控制模塊,分別在18:00、22:00兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)切除計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印件等待機(jī)負(fù)荷。

4 計(jì)量與管理

新院區(qū)以科室為單元來完善分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)。老院區(qū)應(yīng)設(shè)置分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng),增加動(dòng)態(tài)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并上傳至溫州市動(dòng)態(tài)能耗監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

5 電氣能耗分析

新院區(qū)照明用LED日光燈替換原來的T5、T8管,理論上節(jié)能35%;老院區(qū)熒光燈改用LED日光燈,理論上節(jié)能70%。節(jié)能改造后,老院區(qū)總能耗下降14%,新院區(qū)總能耗下降7%。

節(jié)能改造前后能耗對(duì)比如表2所示。

表2 節(jié)能改造前后能耗對(duì)比

2014年全年用電量統(tǒng)計(jì)如表3所示。

表3 2014年全年用電量統(tǒng)計(jì)

目前新院區(qū)地下室正在裝修,部分病房還沒投入使用,故統(tǒng)一按80%利用率折算。老院區(qū)2014年已經(jīng)處于休整狀態(tài),用電量屬于低谷水平,故按60%利用率折算。

節(jié)能改造后預(yù)計(jì)節(jié)約用電量如表4所示。

表4 節(jié)能改造后預(yù)計(jì)節(jié)約用電量(2014年)

由表4可知,改造后新院區(qū)可節(jié)約用電量631 215 kWh,老院區(qū)可節(jié)約用電量605 019 kWh,總年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤408 t。

2015年全年用電量統(tǒng)計(jì)如表5所示。節(jié)能改造后實(shí)際節(jié)約用電量如表6所示。

表5 2015年全年用電量統(tǒng)計(jì)

表6 節(jié)能改造后實(shí)際節(jié)約用電量(2015)

6 結(jié) 語

介紹了溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的節(jié)能改造方法,可得出以下結(jié)論。

(1) 新院區(qū)通過更換LED照明光源和增加智能控制手段,年節(jié)約用電量504 972 kWh,年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤167 t,達(dá)到總節(jié)能率2.2%的目標(biāo)。

(2) 老院區(qū)通過重新設(shè)計(jì),淘汰陳舊設(shè)備,采用新型節(jié)能產(chǎn)品,增加智能控制,年節(jié)約用電量753 174 kWh,年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤248 t,達(dá)到總節(jié)能率11%的目標(biāo)。

(3) 建筑、水、電、暖各專業(yè)節(jié)能改造措施疊加后,新院區(qū)節(jié)能率達(dá)到9.16%,老院區(qū)節(jié)能率達(dá)到56.1%,新老院區(qū)按建筑面積加權(quán)平均計(jì)算后總節(jié)能率為18.35%。該項(xiàng)目達(dá)到浙江省既有建筑節(jié)能改造總節(jié)能15%的目標(biāo)要求。

[1] 何曉燕,王士軍.醫(yī)療建筑能源管理系統(tǒng)建設(shè)要點(diǎn)[J].綠色建筑,2015(6):44-47.

[2] 李崢嶸,趙明明.上海既有公共建筑節(jié)能改造方案對(duì)比分析[J].建筑節(jié)能,2007,35(8)25-27.

[3] 王靜.舊工業(yè)建筑綠色節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2015.

【編輯部聲明】

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《現(xiàn)代建筑電氣》編輯部

Electrical Energy-saving Transformation of Existing Medical Building

ZHU Feiyu1, WU Tianfang2

(1.Wenzhou Design Group Co., Ltd., Wenzhou 325003, China;2.Wenzhou Highway Investments Co., Ltd., Wenzhou 325012, China)

Combining by an existing medical building,this paper introduced the electrical energy-saving reconstruction measures of existing medical building,including power supply and distribution system,electric lighting,and architectural equipments,etc.The energy consumptions before and after the electrical energy-saving reconstruction were analyzed.The project operating results demonstrate that the electrical energy-saving reconstruction measures are feasible and effective.

energy-saving reconstruction; lighting power density(LPD); subentry measures; dynamic energy consumption monitoring

TU 201.5

B

1674-8417(2016)09-0005-05

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.09.002

2016-05-19

吳天放(1987—),男,從事電氣節(jié)能改造方面的研究。