醫院照明系統節能及效益分析

宋鷹

（福建醫科大學附屬第一醫院 福州 350005）

1 醫院照明節能的意義

(1)在醫院能耗中,照明系統的能耗占到了一定比例。以臺灣林口長庚醫學中心的能耗結構為例,電力消耗是醫院的主要能耗,所占比例約為64%,而其中空調、照明和插座方面又占據了約84%的電力消耗,所以降低空調、照明和插座的能耗成為醫院節能的重點工作。因此照明節能對控制醫院整體能耗影響明顯。

(2)改造原有照明系統,使用新型節能產品,有助于提升醫院空間環境的整體舒適度,以及改善醫療工作人員的工作環境及病患者的醫療環境。分析表明,外界各種信息對人類五官影響最大的是眼睛,即視覺。眼睛攝取外界資訊的能力可高達87%,人類的各種活動都與照明息息相關,可見照明非常重要。正因為如此,在照明節能的同時不能犧牲視覺舒適度,這也大大了增加了醫院照明節能工作的難度。

2 醫院照明設計及能耗分析

醫院的職能和普通民用建筑有著顯著不同,而且由于醫院部門眾多,因功能不同而造成照明設計要求不同的現象十分常見。因此醫院的照明設計有其特殊性,既要考慮到各種醫療操作的照明需求,又要考慮到病患者和醫護人員照明環境的舒適感,相應的照明節能手段也要進行具體的能耗分析和可行性論證,不能實行“一刀切”。

2.1 照度及照明品質

照度是照明的重要參數,它指的是物體被照亮的程度,采用單位面積所接受的光通量來表示,它的單位勒克斯(Lux,lx)。可以把照度簡單理解成亮度。除照度之外,還有幾個影響照明品質的重要參數,如輝度、眩光、演色性以及色溫。輝度,簡單而言是指刺眼的程度,而眩光是指令人不舒服的照明,這2個參數都直接影響照明的舒適度。演色性指的是該光照條件下,被照物體顏色的逼真程度。色溫指的是人對燈光的一種心理感覺,這2個參數很大程度上影響人們對物體真實顏色的判斷。

2.2 醫院照明設計

醫院在建筑設計時便要考慮結合自然光,降低人工照明使用率的方法,以便達到節能減排的目的。設計合理,可以降低不少能耗,如門診室和急診室,一般應充分利用自然光。

在醫院的照明設計中,存在一些照明要求比較高的地方,為了滿足這些要求,需要使用一些高照度(300lx以上)的照明燈,如急診室在陰雨天和夜間情況下的使用。另外一些醫療設備在維護或輔助手術治療的情況下,也需要保持在300lx以上的照度。病房區對照度要求比較低(通常是150lx以下),可以選用一些低照度的節能產品作為主要照明,大部分的醫療設備對照度的要求也不高,不過考慮到熒光燈對一些醫療設備的干擾,通常采用直流電源或白熾燈。

除了照度之外,醫院對照明品質也有嚴格的要求,如在診室里,為了便于醫生看清病人身體各部位的異常細小變化等,通常要選用一些高演色性、色溫3500K的熒光燈。在急診觀察室、治療室中,適宜采用漫反射型燈具,以便減少眩光。因此在采用一些節能型產品時,要注意保證照明品質。

綜上,醫院在照明節能設計主要考慮2點:多利用自然光和降低高照度照明燈的能耗。

3 醫院照明節能技術分析

醫院在改造原有照明系統,降低照明能耗時應該清楚地了解照明節能的原理和照明節能的幾種方式,綜合對比不同照明節能方式的優劣,同時應該對市面上的各種照明節能產品進行對比分析,以達到效益最大化。

3.1 照明節能的理論基礎

(1)照明配電系統電壓會發生可允許范圍的偏差。這樣有時電壓過高時,燈具就會產生不必要的能耗,所以通過降壓穩壓既可節約能源又能保護燈具。

(2)燈具的供電電壓超過額定10%時,壽命便會減半;而低于額定10%時,壽命就會加倍,但照度比額定電壓下只衰減7%,所以完全可以在不犧牲照明品質的情況下,降低工作電壓來技能。

(3)人的眼睛對光的敏感度和燈光的照度之間不是線性關系,而是呈對數關系,這意味著要讓人眼感覺到亮度提升1倍,就必須提升燈光10倍的照度。因此可以在不影響人眼感知的前提下實現照明節能。

3.2 照明節能的方式

理想情況下,醫院在照明設計之初便應該使用高效節能燈具。照明技術迄今為止主要經歷了3次革新,從第一代白熾燈到第二代的熒光燈,再到第三代的高強度氣體放電燈(高壓鈉燈、HID等),每一次的革新都能帶來用電效率提升和光照指標的上升。

然而現實中很多醫院在設計照明之初并沒有使用高效光源的照明系統,如果更換燈具不僅會造成工程量大的問題,而且由于高效節能產品價格比普通燈具要貴5～10倍,前期的更換成本也很大。另外也可以通過對單燈燈具進行改造,通過單燈變頻降流來控制燈具的消耗功率,但是這樣同樣存在工程量大、改造和維護成本高的缺陷。

在燈具不好更換和改造的情況下,最經濟性的一種解決方案是對供電回路系統進行降壓穩壓,這個方案不但成本低,而且有電路改造工程量小、項目實施簡單、操作維護方便等優點。

另外由于燈具在接近壽命年限時,照度會比設計值大幅度降低,因此如果對燈具進行日常維護,就可以節省新燈具的能耗和開支。維護項目主要為清掃燈管燈具、更換不亮燈管、天花板和墻壁的重新油漆等。

4 照明改造效益分析

從長遠來看,為了更好地節能減排,提高醫院的經濟和社會效益,必須對醫院現有的照明系統進行改造。

醫院的照明產品主要是熒光燈,占很大比例,是照明節能最主要的對象。沒有進行照明系統改造的醫院多采取傳統T8熒光燈、白熾燈等,這類燈發光效率低、耗電量大、壽命低。可以使用發光效率更高、更節能、壽命更高的新型光源來代替,如T5熒光燈、發光二極管等。

表1 2種燈光所帶效益比較

使用T5(高效熒光燈+電子鎮流器)代替T8(熒光燈+電感鎮流器)之后,按同等照度設計,可節電40%～60%,同時演色性從70提高到85,改善了照明環境,提高了醫院人員工作舒適度。下面根據2種燈光的參數做一個簡單的效益對比分析,由下表可知,改用1000支T5熒光燈每年大約可以節省68120元。

[1]張紹昌,庾潤東.建筑照明控制系統與節能[J].深圳工程質量,2005,3(15).

[2] 林衛東.建筑照明節能研究[J].福建建筑,2005(2).

[3] 章迎鉅.醫院照明及其照度選擇[J].建筑電氣,1998(4).