淺談醫院電氣能源管理與節能措施分析

張穎姣

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：醫院建筑工程的電氣設計比其他行業的電氣設計難度大，因為醫院是公共場所，人數較多。醫院擁有診療設備，電學要求因科室的職能而有所不同。本文對醫院電氣能源管理與節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能對策，從而滿足醫院可持續發展需求。

關鍵詞：醫院；電氣能源管理；節能措施

0引言

經濟可持續發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發展，相反如果能源消費問題得不到解決，將會出現能源不足的問題，并阻礙經濟發展。以科學可行的電氣節能措施為基礎，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濟效益。當今的電力事業中，除了節能外，還需要注意選擇設備，從根本上保護環境。

1醫院電氣能源管理的重要性

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

2醫院電氣能源管理中存在的問題

2.1設計階段缺乏規劃

人們的生活水平不斷提高，對醫院醫療服務的要求也越來越高。長期發展來看，醫院在這種形勢下，積極引進更好環境設備和醫療器械，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，提倡節能、環保，“雙碳”，以往的設計不能完全滿足現在的需求。在空調、醫療設備、照明等醫院環境的構成中，尤其是在醫院空調和醫療設備的使用中，各自造成了很大的能量消耗。在這種環境下，基于特定行業的醫院電源設計，主要是為了穩定和連續，所有電器的設計都是以節能為主。

2.2缺少足夠的專業電力管理人員

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

2.3醫院電力管理系統尚未建立

醫院工作人員和病人沒有形成節能意識的觀念，甚至在陽光充足的環境中，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。因為沒有節能減排參照基準，沒有具體安裝節能效果。將導致工作、節能管理延誤。盡管醫院開展了節能工程，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電氣人員具備達到節能目的的專業電氣技術。醫療技術是醫院的重點，而電力管理則是后勤管理。過于注重前端工作的順利開發，忽視了節能降耗的必要性，導致醫院經營管理存在失誤。

3醫院電氣能源管理以及節能對策

3.1加強電氣能源管理工作

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

3.2電氣安全保護設計工作

在醫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、住院病人和醫護人員的生命安全越高，越要處于正常狀態。確實有保障。在設計醫院接地故障時，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，在該地區進行詳細設計時，注意以下幾點：TN-C 接地裝置容易產生電壓，因此不建議在診斷和治療部門或醫院內使用。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控。盡管有現場施工經驗，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場施工情況進行嚴格監控，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。每個施工步驟都要經過嚴格的檢查，以確認整個施工過程的有序性和完工質量。

3.4醫院照明方面的設計

在進行醫院照明設計細部照明設計時，可參照國家頒布的《建筑照明設計規范》及其他相關法規，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，還要考慮到醫院的斷電。根據各部分的功能，這需要詳細調查和分析。在優化照明時，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定性能。可以利用燈光時間和耗電量損失，選擇和控制照明器的方法。而優化照明的方法是加強控制，根據不同區域的照明需要，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、各樓層的醫務室和所有病房設計特殊的應急設備，并配有備用電源的柴油發電機。專業的 EPS 應急照明設備可用于醫院堅固的電器設備。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醫院電氣節能措施

節能措施之一是根據醫院環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，同時達到節能目的。在醫院電力負荷中心的特定條件下，選擇適當容量和數量的變壓器，達到經濟的目的。選擇節能變壓器時要考慮負載率為 30%~80%，當低于 30% 時，考慮設備是否達到節能要求，必要時更換變壓器。為保證獲得一定的經濟效益，需要考慮擴大電容來選擇變壓器。變壓器節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。科學合理地優化布置方案，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，終達到節能與節能減排的實際效果。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醫院空調節能措施

醫院空調是公共建筑的用電大戶，占醫院總用電量23%~26%。如何有效管理中央空調系統，是后勤管理重中之重。通過傳感器采集設備運行參數，室內外環境參數，并通過通訊手段將數據傳輸到云平臺，在保證末端舒適性的同時，優化系統控制策略，真正做到能源的按需供給，合理配置，實現建筑節能。采用 AI 算法，可根據客戶實際用能行為不斷修正運行策略，確保效果持續達標。

4 AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺充分結合《醫療建筑電氣設計規范》《綠色醫院建筑評價標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術導則》等行業規范、根據醫院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數據，監測以電能質量、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。能夠輔助醫院后勤管理人員進行能源供應系統及設備的運行管理工作，幫助醫院管理層實時掌握醫院的能耗情況，為醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術平臺。

4.2平臺組成

安科瑞醫院能源管理系統建立基于云平臺的“監、控、維”一體化的能源管理系統，從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運維派單、系統架構和綜合數據服務等方面的設計，幫助醫院后勤管理部門了解醫院能源運行情況，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變電站電力監控系統、變電所運維云平臺，配電房綜合監控系統，能耗管理系統，智能照明控制系統，智慧消防平臺，電氣火災監控系統，消防設備電源監控系統，防火門監控系統，消防應急照明和疏散指示系統，充電樁管理系統，電能質量治理解決方案，醫療隔離電源解決方案。

4.3平臺拓撲圖

4.4平臺子系統

4.4.1醫院電力監控解決方案

電力監控系統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、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，實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。

電力監控系統主要針對開閉所和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和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態進行監測。

4.4.2醫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、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。平臺采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到工作人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷并做消缺處理。

4.4.3醫院配電房綜合監控系統解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，優化動力環境，避免運行環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，實現配電動力環境的分布式遠程管理。

4.4.4醫院能耗管理系統解決方案

對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

①搭建醫院智慧能源管理系統的基本框架，對各個用能環節進行實時監測；

②排碳數據化：通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低碳辦公數據化；

③區域能效比：實現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

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，實現能耗排名，增強全院工作人員的節能意識；

⑦對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，并根據能耗監測管理系統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；

⑧能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統信息化、自動化水平。

4.4.5醫院智能照明控制系統解決方案

醫院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統，在提升醫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智能照明控制系統可以實現場景控制、時間控制、區域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式，能有效避免公共區域的照明浪費，還可以幫助醫院管理照明。

系統在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網關、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，可實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制相結合。

4.4.6醫院智慧消防平臺解決方案

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“系統化”需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監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，并能夠在出現細節隱患、發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醫院電氣火災監控系統解決方案

電氣火災監控系統作為火災自動報警系統的預警子系統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、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，通過現場總線構成一套完整的預防電氣火災的監控系統，數據可集成至企業消控室監控系統。

醫院電氣火災監控系統以建筑為單位設置，采集數據后上傳至值班室監控主機，實現對建筑電氣安全預警。現場設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發出報警信號，關注門診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發熱等問題。

4.4.8醫院消防設備電源監控系統解決方案

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

消防設備電源監控監控系統采用消防二總線，以建筑為單位設置區域分機采集消防設備電源狀態，區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信息，以此實現對消防設備電源工作狀態的實時監視。

4.4.9醫院防火門監控系統解決方案

醫院防火門數量比較多，由于部分區域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少，防火門監控系統的作用就是監測防火門開閉狀態，在發生火災后自動關閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監控系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，用于監測和控制防火門狀態，當防火門發生異常位置信號時，防火門監控器能發出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發生火災時，關閉事故區域所有常開防火門，防止煙霧向安全區域擴散。

4.4.10醫院消防應急照明和疏散指示系統解決方案

醫院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，一旦發生火災，疏散指示系統非常重要。消防應急照明和指示系統可以和火災報警系統聯動，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醫院有源諧波治理系統解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產生大量諧波，諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，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，使電能計量出現混亂。對于醫院的精密化驗設備可能會產生干擾。

為了消除配電系統諧波對醫院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，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，從而實現諧波治理和無功補償。

4.4.12醫院充電樁系統解決方案

醫院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決物業、用電管理部門的充電樁使用、監控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；能夠遠程控制，提供財務報表和數據分析等功能。

4.4.13醫院醫療隔離電源解決方案

《民用建筑電氣設計規范》14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷后，重大醫療危險的場所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。同時《醫院潔凈手術部建筑技術規范》GB50333-2002中規定：2類醫療場所在維持患者生命，外科手術和其他位于患者周圍的電氣裝置均應采用醫用IT系統。如：搶救室（門診手術室）、手術室、心臟監控治療室、導管介入室、血管照影檢查室等。

安科瑞電氣股份有限公司的醫療隔離電源解決方案是針對醫療Ⅱ類場所的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準。

審核編輯 黃宇