醫院建筑電氣設備選型與節能研究

劉捷云，鄢劍鳴，林賢東，陳 塨

（福州濱海臨空開發建設有限公司，福州 350000）

醫院是重要的公共服務機構，發揮著重要的社會職能。本文從醫院電氣管理的現狀著手，從人員和建筑設施2方面分析了醫院電氣管理存在的問題，討論了各類醫院對電能的需求特點，以幾種主要的電氣設備為例，研究了醫院電氣設備的選型依據，最后對醫院電氣設備節能方案進行了設計。為了保證醫院的正常運轉，醫院需要大量的電力，來保證醫院的正常運轉。但是，由于我國的人口規模和其他原因，醫院每天接收的病人越來越多，消耗的能量也越來越多。據有關調查資料表明，我國每年的能耗中，醫院對能源的消耗量占到了6%左右。在全球能源資源緊張的情況下，醫院應加強對建筑電氣的選擇，降低能耗，從而達到節約能源的目的。

1 醫院的劃分和供電需求

就目前來看，醫院可分為綜合醫院、專科醫院、康復醫院、急救中心和療養院，按醫院的技術和醫療水平，可以分為三級醫院、二級醫院、一級醫院。

不同等級、不同規模的醫院，其耗電情況也不同。一般的療養院、一級醫院，因為收治的患者較少，醫療水平較低，所以可以選用較低配置的電氣，例如：在設計時選用普通的電氣；而三級綜合性醫院、大型專科醫院，因為患者多、床位多、醫療設備多，特別是大型的手術，對醫院的電氣配置、供配電系統的配置、電氣元件的配置要求都很高。

2 醫院的能源消耗現狀

隨著中國經濟的快速發展，醫療體制的不斷完善，我國的醫療技術也在不斷進步，一些大型醫院也在不斷使用新的醫療設備，這對我國的醫學發展有很大的促進作用，但同時也會增加醫院的能耗。中國是全球第二大能源消耗國，因此，我國當前所面對的一個重大問題就是人均能源短缺。我國醫院既要保證醫療技術的專業化，又要盡量減少對醫院電氣的能耗。因此，在能源消費日益嚴重的今天，電力設備的選擇與節能改造變得尤為重要。

3 當前我國醫院能源消耗存在的主要問題

隨著我國經濟的高速發展，各大醫院都在想方設法滿足病人的需求，尋求更高效率的醫療器械，提高醫院的治愈率，為病人提供更好的服務。雖然醫院的醫療技術有了很大的提高，但是同時也帶來了大量的能源消耗。

近年來，各大醫院都在努力提高醫院的服務質量，改善病人的就診環境，但效果卻并不盡如人意，有的醫院為了提高自己的服務質量，往往會對相關的醫療設施進行過分的升級。然而，很多醫院在升級實施前都沒有做出合理的評價與預測，造成了大量的能源消耗，以及后續的運營費用。因此，我國醫療機構在快速發展和改革的同時，也存在許多問題。

4 醫院電氣可靠性和安全性的主要設計內容

4.1 電力負載分級

一般來講，設備分為3類：第一類設備是用電設備與人的身體的外部聯系，如門診、預備室、保健室等；第二類是指在電力供應裝置發生故障時，如手術室、心臟監護治療室等，有生命危險的地方。第三類為在治療期與人體直接接觸的傳導設備，位于門診、護士站或大型生化設備等。這進一步說明了醫院的電力負荷是由醫療單位所用電力設備的數量、病人生命安全的相關性、電器與人體的接觸等因素來精確決定的，同時也為醫療單位的自動恢復供電提供了可靠的依據。所以，在進行電力負載分類時，必須保證其分類的準確性和合理性。在醫院建筑物的實際建設、電力負載的使用、場所類型的劃分等方面，都要嚴格遵循相關的技術規程。通常情況下，普通的醫療機構會對自動恢復供電的時間進行限定，從而能夠滿足主要負載的需求。

4.2 電力分配布線

在建設配網、布線前，要考慮到醫院的具體條件，對設備進行合理選擇和使用。在大負載情況下，可以利用輻射分配來改善電力供應的穩定性。因此，應把電力系統分為雙向供電和終端到終端2種類型，以保證電力系統的可靠運行。對于具有相同特性的負載，可以將軸頸與輻射結合起來，從而達到供電目的。

5 醫院設備維修要點

選擇合適的修理方式。針對電子醫療器械在使用過程中遇到的問題，應根據不同的原因，采取科學的維修措施。如果是小零件的問題，可以通過零件替換的方式來找出有問題的零件，從而達到修理的目的。電子醫療器械非常精密，與其他零件的運行密切相關，所以必須同時進行維護。另外，在電子醫學儀器中，印制電路板是最易發生故障的元件，因此，必須明確地認識到在維護過程中的損傷，并根據這些征兆，有針對性地進行維護。

6 醫院建筑電氣設備的選型分析

6.1 醫院建筑供配電系統概述

配電系統是整個建筑的核心，它負責為醫院所有醫療設備提供配電，為整個建筑提供電力和照明。醫院建筑的配電系統由高壓配電柜、低壓配電柜、變壓器、電纜橋架和電源配電箱等組成。選擇合適的電氣設備，要根據醫院的實際情況，從醫院的規模、用電量、負荷特性、經濟條件等方面，綜合考慮醫院的各個方面，確定最優的選擇和配置，以保證醫院的正常運轉。

6.2 醫院建筑供配點系統選型

6.2.1 高壓配電柜選型

目前，在醫院建筑的電氣設計中，主要使用的是內部嵌裝移動金屬開關，它具有“五防”聯動的作用，能夠保證醫院建筑內高、低壓設備的運行。在選擇特定類型時，應以防止帶負載的推拉斷路器手車、防止誤開斷路器、防止接地開關在關閉狀態下關閉斷路器、防止誤入帶電隔室、在帶電時誤接接地開關等為主。此外，高壓配電柜采用金屬密封的盒式結構，保證在使用中不會發生變形、斷裂、銹蝕等問題；在選用醫院配電柜時，要注意材料的選用，保證選用的材料質量穩定，并對柜體進行除油、除銹、酸洗、磷化等工序。

6.2.2 低壓配電柜選型

低壓配電柜的結構分為2類：一是抽屜式，二是固定式。

抽屜低壓配電柜的各個抽屜都是獨立的，各個抽屜都是完全隔絕的。該系統通過手柄和機械鏈鎖來實現對系統的有效控制。該方法能夠精確地定位連接、分離、測試和移出。斷路器合閘機構能有效避免抽屜的脫出，保證工作的安全。

固定低壓配電柜的工作原理與普通的抽屜低壓配電箱一樣，都是獨立、安全的，而且它的結構比較簡單，使用時很少出現故障，使用起來也很方便。與抽屜低壓配電柜不同，固定低壓配電柜的配套元件可以使用插頭，在更換和維修的過程中，并不需要斷開全部的電源，只要將相應的電路部件從電路中取出就可以了。

由于醫院電氣設備的特殊性，在進行具體的選擇時，應充分考慮到設備的使用地點、功率等因素，進行有效的選擇。

在手術室里，由于手術室的重要性，手術室的負荷是最重要的，所以除了有2個電源，還必須有1個備用的發電機，當外部電力中斷時，電力系統會變成發電機，而且可以在手術室里進行自動切換。

在急診室里，可以根據相關規范，為重要的負載配置發電機。

在放射科，由于電子CT、X光等各種醫學儀器的數量較多，因此，為防止在使用時發生干擾，可以將電源從醫院的變電所中分離出來。同時，在設定電源時，要分別設定。

在辦公室內部，根據醫院的實際用電情況，將醫院的配電房改造成“樹干”式，通過電氣豎井將電力輸送到醫院的各個配電箱中，再通過配電箱提供電力。

6.2.3 變壓器選型

在醫院的電力消耗中，大約有45%～55%的空氣調節，30%的電力和醫療用電。而醫院變壓器的額定容量通常在65～75 VA/m2之間，最好的工作負荷應該是70%。由于醫院是一級用電單位，所以在醫院里一般都會配備2個以上的變壓器，以保證在一個變壓器發生故障時，另外一個變壓器仍然可以工作，從而保證醫院的電力供應。就醫院而言，因為X光機、CT、ECT、核磁共振等醫療器械數量龐大，需要配備專門的變壓器。在選用變壓器時，應綜合考慮噪聲、維護、節能、環保等因素，選用干式變壓器是最好的。

6.2.4 照明系統選型

在醫院里，照明用電大概要消耗30%的電力，這是因為醫院里的照明時間比較長，所以一個很小的電源波動就會對整個醫院的用電造成很大的影響。因此，若能采用多種途徑、不同的照明方式，將極大地節省醫院的能耗。

第一，根據國家有關法規，選用不同的照明系統，不同的使用場所，不同的燈光系統，不同的設備。若照明系統的光源類型相同，則應選用較佳的照明模式。一般情況下，當光源與外部環境基本一致時，通過采用較小的照明功率或較少的照明系統，可以大大降低照明系統的耗電量，從而實現節能。

第二，選擇適當的照明方式。通常，照明方式對燈具的節能有很大的影響。所以，在選擇合適的照明形式的時候，必須要利用自然的光線，利用一些特殊的方法，切斷一部分的分支，在白天有足夠光線的情況下，將它關掉，只有在陰天和晚上才能使用。樓梯間、公共走廊燈的位置，可以按照自然光的采光情況和建筑的特殊情況進行劃分；在人流密集的地方，如收費大廳、急診室等，可以采取集中式的管理方式，根據不同的需要，調整燈光的亮度和相應的應對措施。

7 醫院電氣設備節能思路

由于醫療用電設備的能耗較高，在當前世界能源日益緊缺的情況下，醫院電氣的節能設計顯得尤為重要。

7.1 配電節能設置

在醫院的電力系統中，電力分配系統是指將整個醫院的電力供應進行分配。要想最大限度地減少能源消耗，除了選用節能變壓器外，還要做好對電力系統的日常保養與管理。同時，要合理地配置電力負荷，從而提高電力系統的負荷率，并通過有效的優化措施，將變壓器的負荷率保持在75%～85%，并保持在較長時間的經濟負荷范圍內，從而在保證醫療用電的前提下，大幅度地減少其運行損耗，從而達到節約能源的目的。

主要電力設備的節能配置，在醫院中，用電設備也是最重要的供電設備，同時也是醫院能源消耗的主要設備。所以，對相應電氣設備進行節能設計是十分必要的。

首先，幾乎所有的醫院都會安裝中央空調，但是，中央空調的設計大多都是按照最大負荷來設計的，當它真正運行起來的時候，它的最大負荷也就是10天左右，而且它的負荷并不高。在中央空調系統中，制冷設備的負載并不隨季節而改變，經常處于滿載狀態，這樣就會造成一定的能耗損失。因此，醫院必須尋求更為高效的方法來解決中央空調設備的冷卻塔、冷卻水泵等問題。目前，若要更高效地節能，最好的辦法就是實行契約型的能源管理。所以，如果一些醫院的中央空調面積較大，采用這種方式，可以節省更多的能量。

其次是電梯節能。電梯是目前醫院使用最多的電器，也是最重要的電力設備之一。在節能設計時，考慮到醫院白天人流多、晚上少，采用變頻調速技術進行節能改造。同時，通過建立健全的電梯運行管理機制，既能有效地減少能耗，又能在一定程度上提高電梯的利用率。

7.2 加大綠色能源的利用

在醫院建筑電氣設備的節能設計中，應加大對綠色能源的使用，如太陽能，從而達到減少醫院能耗的目的。醫院可以利用醫院花園、空地屋頂來安裝太陽能集熱板，并與醫院現有的空氣源熱泵系統相匹配，利用太陽能將室內的熱水加熱至一定的溫度，再通過開動空氣源熱泵來持續加熱，直至達到工作溫度。這樣既可以降低醫院的能源消耗，又可以增加醫院的經濟價值，還可以從某種意義上起到環保的作用。

7.3 照明系統的節電裝置

照明是醫院能源消耗的重要組成部分，因此，要對其進行有效的照明設計。

首先，根據實際情況，根據各功能區的不同，合理地確定照明系統的亮度。在具體的設計中，由于醫院不同場所、不同區域對照度標準值有不同的要求，因此，應以該標準為依據，合理地確定照明系統的亮度，避免亮度下降。在此基礎上，對醫療區、住院部、后勤等區域的燈光強度進行分析，并對其進行合理的選擇。

其次，采用高效的照明設備。為了達到節能和環保的要求，醫院在進行節能設計時，可以將其更換為節能型的燈具，而不會影響到亮度。

最后，通過對醫療設備的智能化控制，降低醫院的能耗，實現節約能源。

8 結束語

醫院建筑內的電氣設備是保障醫院正常運轉的重要依據，特別是隨著醫療器械數量的增多，電力設備的消耗也越來越大。面對這種嚴峻的形勢，醫院應加強電力設備的選型和節能設計，以達到降低設備能耗、增加經濟效益、推動醫院可持續發展的目的。