既有医疗建筑的电气节能改造

朱飞宇, 吴天放

(1.温州设计集团有限公司, 浙江 温州 325003;2.温州高速公路投资有限公司, 浙江 温州 325012)



既有医疗建筑的电气节能改造

朱飞宇1, 吴天放2

(1.温州设计集团有限公司, 浙江 温州 325003;2.温州高速公路投资有限公司, 浙江 温州 325012)

结合既有医疗建筑工程实例,从供配电系统、电气照明、建筑设备等方面介绍了既有医疗建筑的电气节能改造措施,对比分析了电气节能改造前后的能耗。工程运行的结果验证了电气节能改造措施的可行性和有效性。

节能改造;照明功率密度;分项计量;动态能耗监测

朱飞宇(1961—),女,教授级高级工程师,从事建筑电气设计及建筑节能的研究。

0 引 言

我国建筑节能技术起步较晚,据2005年国家统计局统计,全国已有民用建筑420亿m2,其中公共建筑面积55亿m2,既有公共建筑中符合节能建筑要求的仅占1%。这些建筑既影响节能减排工作的顺利推进,又阻碍建筑的可持续发展,难以提供高品质、舒适的建筑室内环境。医院作为公用建筑中的能耗大户,节能改造的空间潜力巨大[1]。

本文通过工程改造,对既有医院建筑的能耗进行分析,为类似工程提供参考。

1 项目概况

温州医科大学附属第一医院下设两个区,一区(即老院区)主要由主体院区、医疗保健中心和急诊楼三部分组成,建筑面积约为7万m2。二区(即新院区)于2012年10月建成运营,为大型三级甲等综合性医院,建筑面积为33.55万m2,总投资约23亿元,预设日门诊量约2万人次。

新院区保持现有设计方案,局部增加节能改造措施。老院区9#行政办公楼、10#配电房基本保持目前现状,其余的则需要改建建筑。

2 现状诊断

2.1 负荷等级

(1) 一级负荷包括重要手术室,重症监护用电为一级负荷中特别重要负荷。

(2) 二级负荷包括其他手术室空调、诊断用CT、高级病房等。

(3) 其余为三级负荷。

2.2 供电电源

从医院现有的高压配电房接入独立的10 kV电源,并用高压电缆直接送至变压器房。

2.3 用电负荷

新院区配有SCBH15-1600 kVA非晶合金变压器6台,SCBH15-2000 kVA非晶合金变压器4台,SCBH15-400 kVA非晶合金变压器2台,安装容量为18 400 kVA,满足节能整改后的需求。

老院区现有800 kVA变压器6台,安装容量为4 800 kVA,为全院空调、照明及其他负荷供电,可满足需求,无需扩容(用电负荷按80 VA/m2估算,约为4 000 kVA。)

2.4 照明系统

(1) 照明配电系统。一般照明采用电缆由配电房沿电缆桥架敷设以树干方式配电;应急照明、疏散指示照明等采用两路专用电源供电,并在末端互投。

(2) 普通照明。老院门诊、病房、医技楼等照明光源采用老式荧光灯,新院区采用T5、T8日光灯,配置高效节能型灯具。

(3) 应急照明。楼梯间、前室、疏散走道、大厅、变电所、柴油发电机房、水泵房、消防控制室、防排烟机房、消防电梯机房等处设有应急照明灯(疏散指示标志)。手术室、监护病房设安全照明。应急照明采用集中式应急电源柜供电。应急照明平时由原地开关控制,火灾时由消防控制室紧急开启。

在大空间用房、走廊、安全出口、楼梯间及其前室、电梯间及其前室、主要出入口等场所设置疏散指示,应急照明及疏散照明采用区域集中式供电应急照明系统,其连续供电时间不小于30 min,同时必须满足相关规范要求,采用220 V电源供电,光源采用LED。

(4) 特殊照明。① 手术室内照明灯具为嵌入式密封灯带,灯带布置在送风口外,大型以上(含大型)手术室的照度均匀度不低于0.7;② 成人病房照明宜采用一床一灯;③ 护理单元走道和病房设夜间照明,床头部位照度不应大于0.11 lx,儿科病房不应大于1 lx。

(5) 灯具以配置高效节能型光源及灯具为主。开水间、水泵房、病房卫生间采用密闭型灯具,办公室、示教室、走道等采用嵌入式高效格栅荧光灯,病房一般照明选用间接照明荧光灯,并设床头灯,每间病房及病房层走道设脚灯作夜间照明。手术室设净化灯作一般照明,并设无影灯作手术照明。监护病房、治疗室、手术室、麻醉室、无菌库等均装设电子灭菌灯(或移动式)消毒杀菌。医生办公室、手术室、示教室、观片室等设置读片灯;放射室、手术室门上方设工作标志灯。楼梯间选用吸顶灯或壁灯[2-3]。

3 节能整改措施

3.1 供配电系统的节能

(1) 根据建筑规划,将变配电房尽量设置在负荷中心,减少低压侧线路长度,降低线路损耗。

(2) 选用新型的非晶合金变压器,变压器为Dyn11接线。单相负荷尽可能均衡地分配在三相上,使三相负荷保持基本平衡,最大相负荷不超过三相负荷平均值的1.15倍,最小相负荷不小于三相负荷平均值的85%。

(3) 对容量较大的季节性用电设备或专用设备(如空调系统设备、容量较大的X光机等负荷),设置专用变压器供电,以降低变压器损耗。

(4) 在变配电所的低压侧设集中无功自动补偿,采用自动投切装置,要求功率因数保持在0.95以上。

对容量较大、负载稳定且长期运行的功率因数较低的用电设备,采用并联电容器就地补偿。对谐波电流较严重的非线性负荷,无功功率补偿考虑谐波的影响,安装无源有源复合滤波吸收装置,以抑制谐波。

3.2 电气照明的节能

(1) 按照GB 50034—2013《建筑照明设计标准》中规定的照度标准、照明均匀度、统一眩光值、色温、显色指数、照明功率密度(Lighting Power Density,LPD)、效率等相关要求设计。照明系统LPD及照度值如表1所示。

(2) 采用LED节能日光灯作为光源。LED日光灯采用最新的LED光源技术,节电高达70%以上。

(3) 在满足眩光限制的条件下,选用效率高的灯具以及开敞式直接照明灯具。室内开敞式灯具效率不低于75%,格栅式灯具效率不低于60%;室外灯具效率不低于50%。

(4) 在满足灯具最低允许安装高度及美观要求的前提下,降低灯具的安装高度,节约电能。

(5) 根据医院的工作特点、性质、功能、标准、使用要求等具体情况,对照明系统进行经济实用、合理有效的节能控制设计。

表1 照明系统LPD及照度值

① 建筑物功能照明的控制。采用分回路间隔控制、灯盘不同回路控制等方式,对照明回路重新进行划分,达到各时段不同照度的控制效果。地下室等功能性要求较高的场所采用智能照明集中控制。病房、医技、办公等设置节能控制开关,在每个房间的入口设置开关。

② 走廊、门厅等公共场所的照明控制。公共场所的照明采用集中控制,并按建筑使用条件和天然采光状况采取分区、分组、分时段进行控制,并按需要采取调光或降低照度的控制措施。不经常使用的场所,如部分走道、楼梯间等采用人体+红外感应开关控制。应急照明灯具在应急时自动点亮。病房走道夜间采取能关掉部分灯具或降低照度的控制措施。

3.3 建筑设备的电气节能

(1) 空调系统设备的电气节能措施包括:对病房区域的空调温控器增加窗户磁开关联动信号,在病房窗户开启时联动温控器自动关闭空调末端。

(2) 给排水系统设备的电气节能措施包括:① 对生活给水、中水及排水系统的水泵、水箱(水池)的水位及系统压力进行监测;② 根据水位及压力状态,自动控制相应水泵的启停,变频调速控制、自动控制系统主、备用泵的启停顺序;③ 对系统故障、超高低水位及超时间运行等进行报警。

(3) 电动机设备的电气节能措施包括:① 在满足工艺要求、运行可靠的前提下,电动机采取变频器调速节电措施;② 异步电动机采取就地补偿无功功率,提高功率因数,降低线损。

(4) 增加智能控制模块,分别在18:00、22:00两个时间节点切除计算机、打印机、复印件等待机负荷。

4 计量与管理

新院区以科室为单元来完善分项计量系统。老院区应设置分项计量系统,增加动态能耗监测系统,并上传至温州市动态能耗监测网。

5 电气能耗分析

新院区照明用LED日光灯替换原来的T5、T8管,理论上节能35%;老院区荧光灯改用LED日光灯,理论上节能70%。节能改造后,老院区总能耗下降14%,新院区总能耗下降7%。

节能改造前后能耗对比如表2所示。

表2 节能改造前后能耗对比

2014年全年用电量统计如表3所示。

表3 2014年全年用电量统计

目前新院区地下室正在装修,部分病房还没投入使用,故统一按80%利用率折算。老院区2014年已经处于休整状态,用电量属于低谷水平,故按60%利用率折算。

节能改造后预计节约用电量如表4所示。

表4 节能改造后预计节约用电量(2014年)

由表4可知,改造后新院区可节约用电量631 215 kWh,老院区可节约用电量605 019 kWh,总年节约标准煤408 t。

2015年全年用电量统计如表5所示。节能改造后实际节约用电量如表6所示。

表5 2015年全年用电量统计

表6 节能改造后实际节约用电量(2015)

6 结 语

介绍了温州医科大学附属第一医院的节能改造方法,可得出以下结论。

(1) 新院区通过更换LED照明光源和增加智能控制手段,年节约用电量504 972 kWh,年节约标准煤167 t,达到总节能率2.2%的目标。

(2) 老院区通过重新设计,淘汰陈旧设备,采用新型节能产品,增加智能控制,年节约用电量753 174 kWh,年节约标准煤248 t,达到总节能率11%的目标。

(3) 建筑、水、电、暖各专业节能改造措施叠加后,新院区节能率达到9.16%,老院区节能率达到56.1%,新老院区按建筑面积加权平均计算后总节能率为18.35%。该项目达到浙江省既有建筑节能改造总节能15%的目标要求。

[1] 何晓燕,王士军.医疗建筑能源管理系统建设要点[J].绿色建筑,2015(6):44-47.

[2] 李峥嵘,赵明明.上海既有公共建筑节能改造方案对比分析[J].建筑节能,2007,35(8)25-27.

[3] 王静.旧工业建筑绿色节能改造技术的应用研究[D].西安:西安建筑科技大学,2015.

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《现代建筑电气》编辑部

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

吴天放(1987—),男,从事电气节能改造方面的研究。