医疗建筑电气节能设计浅析

朱育辉

（重庆市设计院，重庆 400015）

一、工程概况

某医疗建筑为三级甲等医院，总建筑面积84507平米，地下车库及设备用房24755平米，地上23层，总高99.6米，门诊位于建筑裙房，裙房建筑高度28.40m，医院总体规划为500床，设地下停车位660辆，为Ⅰ类大型车库，整个建筑为一类高层建筑。

主要功能为车库、医技部、门诊部和住院部。

二、供配电系统节能

（一）变电所设计

项目采用燃气分布式能源系统，10kV并网分布式电源经专属配电变压器升压后接入市政10kV电网。

结合建筑布局及负荷分配情况，在负一层车库设置2个10/0.4KV变电室（1号变电所（裙房），1号变电室（塔楼）），由上级变电站引来两路独立的10KV电源，变电所靠近负荷中心，380/220V供电半径小于200米。

（二）变压器选择

1.选用D，yn11接线组别的低损耗、低噪声节能型SCB12干式变压器，且配电变压器能效限定值及节能评价值符合《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》GB20052-2013中规定的目标值要求。

2.合理选择变压器的容量和台数，变压器总安装容量为4800KVA。1号变电所（裙房）2台1600 KVA变压器，1号变电所（塔楼）2台800 KVA变压器。变电所0.38/0.22kV系统均采用单母线分段运行方式，两台变压器之间设低压联络,以适应由于季节性造成的负荷变化时能够灵活投切变压器，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。

3.合理分配负荷，控制变压器负载率在75%--85%之间，尽量使变压器工作在高效低耗区，减少变压器空载和负载损耗。

（三）提高功率因数

1.采用分散就地补偿和低压集中补偿相结合的方式以提高功率因数。

2.集中补偿以低压静电电容器在变电所低压侧集中自动补偿为主，总补偿容量1980KVAR，补偿后的变压器低压侧功率因数达0.9以上；荧光灯、气体放电灯就地补偿，补偿后的功率因数为0.9以上。

3.当变压器母线电流最大相超过三相负荷电流平均值的115%，最小相负荷电流小于三相负荷电流平均值的85%时，采用分相无功自动补偿装置。

（四）减少配电线路损耗

1.合理选择导体截面，负荷线路尽量短，以减少线路损耗；

2.对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。

（五）谐波治理措施

1.设计尽量做到三相负荷平衡，选用低谐波产品或设备自带滤波器，选用D,yn11接线型变压器。

2.无功自动补偿装置中配14%的电抗器以避免谐振和限制电容器回路中的谐波电流，保护电容器。

3.谐波严重的X射线设备、CT机、磁共振成像等大型诊疗设备，相对集中供电，由变电所专用回路供电，在配电系统主干线上靠近骚扰源处设置有源滤波装置，减少其对电源线路的影响。

三、照明系统节能

（一）照度标准

照明设计满足《建筑照明设计标准》GB50034-2013中表5.3.6和表6.3.6规定的各种照度标准、视觉要求、照明功率密度目标值。

（二）光源及灯具选择

选择高效节能、光效高、显色性好的光源。办公室、病房、诊室等选用细管径直管荧光灯，公共走道及卫生间选用紧凑型荧光灯，车库选用LED灯。

（三）灯具效率

灯具效能及效率应满足《建筑照明设计标准》GB50034-2013 的要求。在满足眩光限制和配光要求条件下，选用效率或效能高的灯具，直管型荧光灯灯具的效率开敞式不低于75%； 透明保护罩不低于70%；棱镜保护罩不低于55%；格栅式不低于65%。紧凑型荧光灯筒灯灯具的效率开敞式不低于55%；透明保护罩不低于50%；格栅式不低于45%。高强度气体放电灯灯具的效率开敞式不低于75%；格栅或透罩不低于60%。

（四）光源附件

使用低能耗及性能优的光源用电附件（电子镇流器、节能型电感镇流器等)；荧光灯选用带有无功补偿的灯具，紧凑型荧光灯优先选用电子镇流器。荧光灯单灯功率因数不应小于0.9；除荧光灯外的其他气体放电灯单灯功率因数不应小于0.85。

（五）照明控制方式

根据照明使用特点，合理选择照明控制方式。车库照明采用分区集中控制；设备房采用分组就地控制；办公室、病房、诊室、检查室等场所照明充分利用天然光，根据天然光的照度变化，控制照明灯具的点亮范围，照明控制与外窗平行；公共区域走道、门厅、报告厅、会议室、多功能厅等区域设置智能照明灯光控制系统，可通过各控制区现场的各类控制界面选择相应的灯光场景，也可在总控制室通过系统监控界面对系统所有的区域进行监控和管理；室外照明采用程序集中控制。

（六）照明配电

主照明电源线路尽量做到三相负荷平衡，以减少电压损失对光源的发电效率的影响。

四、建筑设备节能

（一）项目采用燃气分布式能源系统，以天然气为主要燃料，带动燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，系统发电后排出的废热通过余热回收利用设备(余热锅炉或者烟气吸收式制冷制热机组等)向用户供热、供冷和提供卫生热水，医院直接电力需求大大降低。

燃气分布式能源系统能实现能源的梯级利用，充分利用发电余热，就地供热、供电，可减少电力长距离输送的损耗，能源综合利用率在80%以上。相比现有小型燃气锅炉和电制冷制热空调，可以大幅度提高热效率，产生巨大的经济效益。

燃气分布式能源系统能实现调峰作用。夏季和冬季往往是负荷的高峰时期，此时如采用以天然气为燃料的燃气轮机冷、热、电三联供系统，不但可解决夏季的供冷与冬季的供热需要，同时也提供了一部分电力，由此可对电网起到削峰填谷作用。

系统流程图见下图。

（二）电动机电压降控制要求：电动机频繁启动时，不宜低于额定电压的90%；电动机不频繁启动时，不宜低于额定电压的85%。

（三）平时使用的电动机，30kW及以下的电动机采用直接启动方式，30kW以上电动机采用软启动降压启动方式；消防专用设备电动机30kW及以下的电动机采用直接启动方式启动，30kW以上电动机采用星三角或自耦变压器降压启动方式。

（四）平时功能性使用的电动机由各自的使用功能控制；新风机由空气质量监控系统中的CO2浓度信号联动控制启动，地下车库的送、排双速风机由空气质量监控系统中的CO浓度信号联动控制转入高速运行。

（五）设计选用的单台电梯具备集选控制，多台电梯具备程序集中调控和群控的功能。采用节能型电梯，能量需求不大于 2.5kWh/ t.km。

（六）电梯、生活水泵、空调水泵采用变频调速控制，使其在负载率变化时自动调节转速使得与负载变化相适应以提高电动机轻载时的效率。

五、节能管理

（一）根据建筑功能特点，按照明插座系统、空调系统、动力系统、特殊用电等4个分项设置计量系统。

（二）能源管理系统

所有计量表均采用多功能数字电表，建立后台能源管理系统，自动采集相应的能耗数据，并将数据传输至能源管理信息平台，通过能源管理系统的日报表、月报表、年报表数据分析能耗情况，优化节能管理措施。

点位设计：医院公共区域的水电、空调能耗以及医用气体计量点位。

设备组成：能耗数据管理层、能耗数据采集层和能耗各类表具。

系统构架：系统主干采用TCP/IP协议，采集器到各类计量表具采用485总线方式进行数据传送。

六、楼宇控制系统

利用楼宇设备自控系统对空调系统、给排水系统、电梯系统等设备的运行、安全状况、能源使用状况及节能等实行综合自动监测、控制与管理，以达到安全、节能、舒适和优化管理的目的，满足日常管理的要求。

七、结语

合理设计供配电系统，选用高效节能的建筑设备，应用先进的节能控制技术，最大限度提高能效和降低能耗。