医疗建筑中电气工程的节能设计与应用

张德民

身份证号：130434198704292453

摘要：在绿色高质量发展背景下，建筑电气节能显得尤为重要，尤其是医疗建筑，在双碳目标下，设计师需要将节能和低碳思维融入到医疗建筑电气设计和运维中，将电气设计与建筑整体融合，并制定长期的节能减碳路径。只有降低建筑用能总量，才能实现建筑碳排放尽早达峰，也只有不断提高可再生能源和建筑电气节能水平，才能逐步实现建筑碳中和。

关键词：医疗建筑；电气工程；节能设计

1医疗场所的电气类别和级别划分

根据医疗场所具体作用可将医用场地分成0类、1类和2类。在场地划分当中0类医院场地其对用电的稳定性和可靠性要求都是最低的，除l类为将接触部件直接触及人身体以外和除2类以外，接触部件将侵入身体的其他部分，2类为将接触部件用于诸如心内诊疗室、手术室以及断电(故障)将危及生命的重要治疗的医疗场所，比如手术室、ICU等。

供电电源的恢复时间也需要被重视，不与医疗电气设备接触的0类场所来说，无须设置UPS；对接触患者但断电不会造成生命危害的1类场所而言，供电恢复时间为15s；对断电会影响生命安全的2类场所，需要在0.5s内恢复供电，以保障患者的人身安全。正确掌握医院场所中的用电类型与等级划分、充分考虑到各个科室的需求、合理划分医疗场所，才能提高供电的可靠性与安全性，这也是在医院建设电气设计中较为关键的技术要求与难点。

2.电气节能设计原则

2.1符合建筑领域相关标准原则

医疗建筑是一个系统性工程，电气工程只是整体施工的一个组成部分，因此，电气节能技术应用过程中应遵循建筑领域各项法律法规、技术标准规范等要求，各项设计在追求个性化、节能化、智能化过程中，需要关注质量和可行性问题，避免出现“天马行空”现象。除此之外，电气节能技术应用还需要遵循电力等领域要求，如优化医疗建筑电力系统结构需要确保电力系统可以保持安全稳定运行；优化电气系统供配电设计应确保其可以满足该区域电压、电力负荷需求，否则会导致后续返工，并引起建筑使用问题。

2.2环保、节能、绿色应用原则

新时期医疗建筑工程建设过程中，电气工程核心目标包括节约资源和提高性价比两方面。旨在倡导绿色、节能技术发展应用，鼓励更多电力设备实现绿色节能转型优化，并将降低能源消耗和对自然环境污染放在首位。因此，在应用电气节能技术时，秉持绿色、节能、环保原则，符合时代发展趋势。

3.医疗建筑电气节能设计措施

3.1减少线路损耗

我国10kV供配电系统线损占比20%，在低压配电系统线路总损耗最低占总额定功率的5%，最高可占到8%。在医疗建筑电力系统运行中，线路损耗难以避免，而线路损耗与参数和负荷大小存在联系，因此，可以从这一角度入手，降低线路损耗。具体途径如下：合理规划线路路径；减少医疗建筑电力系统无功功率及导线电阻；提高医疗建筑电力系统功率因数；合理确定电气功能用房位置，减少供电半径；增大导线截面；利用季节性负荷线路等均可以降低对线路的损耗。

线路上的电流是不能改变的，要减少线路损耗，只有减小线路电阻。因此减少线路的损耗应从以下几方面入手。

（1）减小导线长度。第一，尽可能按照直线布设线路；第二，低压线路尽可能降低走回头线；第三，变压器应接近负荷中心，一般低压线路供电半径应在200m以内，如果超出范围则应进行电压降计算后，适当加大其线径。

（2）应选用电导率较小的材质做导线。一般以铜芯为主，应用时还需要遵循节约原则。负荷较大的二类、一类建筑以铜导线为主，负荷较小的三类等建筑中以铝芯导线为主，这也是达成节能目标的可行措施。

（3）错季节负荷共用导线。合理利用季节性负荷线路，降低线路电阻。最显著的就是冬夏空调高峰，医院用电量较大，春秋季节相对较少，因此，将空调外机、风机盘管等集中在一起，可以显著降低线路浪费问题。

3.2供配电方案

①特重负荷采用双电源+柴油发电机+UPS（切换时间要求小于0.5s）形式，由一组变压器提供主备电源，接入柴油发电机供电的应急母线段，同时设置在线式UPS。特重负荷区就近设置UPS室，放置双电源箱和UPS柜。

一级负荷采用双电源供电，重要的医疗一级负荷，如急诊区用电、内镜检查室用电接入柴发。

二级负荷采用双电源供电。换热站可以采用单电源放射式供电。

三级负荷采用单电源供电。结合供电半径、变配电室位置、进出线设置强电间，以强电间作为供电单元进行配电。住院楼、感染病房楼及科研楼每层设一个强电间，强电间面积按照2*3平方考虑。

②根据医疗一二级负荷分布情况，如病理区、内镜检查区，放射式设备用房区、急诊区、核医学区等就近电井设置医疗专用双切箱（做滤波），若一个供电分区内有多个科室，建议分科室设置医疗电源分箱，以科室为单位进行配电。

③每层每供电分区设公共照明双电源箱，采用树干式供电，负责本防火分区走道照明用电。

④每层每供电分区电井设三级负荷照明箱，负责本分区内三级负荷照明及插座用电：如普通诊室、办公室、卫生间、库房等。若一个供电分区内有多个科室，建议分科室设置平时照明分箱，以科室为单位进行配电。

⑤每层每供电分区电井设三级负荷动力箱，负责本分区内三级负荷空调用电，如各房间内风机盘管、新风机房内新风机组、空气处理机房等。

⑥每层每供电分区电井设双电源消防动力箱，负责本分区内防火卷帘及挡烟垂壁用电，如各房间内风机盘管等。

⑦每层设应急照明集中电源，电源引自层应急照明双切箱（可以使用单电源）。负责本防火分区内应急照明用电。

⑧开水间用电引自层动力配电箱，单独计量。

⑨每层弱电井设专用弱电箱，双切箱设置一层，各层放射式供电。

3.3医疗专项设备供电

医疗专项设备种类多、设备功率差异大也是医疗设备的供电设计中的一个难点。一般手术室的用电量建议为每间10kW,净化等级较高的重要手术室由于用电设备较多,配电容量建议为每间12kW/间。影像科、放射治疗科、核医学科有很多的大型医疗设备,由于医院的需求千差万别,设备功率差别也很大(如西门子医疗的DSA从15kW到100kW的都有)。

电气设计师对大型医疗设备一般都不熟悉,也无法估算,此时应和医院接收方充分沟通,让院方提供大型医疗设备的用电资料,由于这类医疗设备大,数量不多,院方一般都能提出相关技术资料。综合医院中心供应也是个用电大户,主要设备是电蒸汽发生器(机),其他有脉动真空灭菌器(约5kW/台)、环氧乙烷灭菌器(约6.5kW/台)、全自动清洗机(约15kW/台)、超声波清洗机(约15kW/台)等设备,以上设备因容积不同、生产厂家不同,其功率会有较大差异。如果没有工艺专业的准确资料,整个中心供应可按照160~200W/m2(不含电蒸汽发生器)设备估算用电量。

结语

在医院建设的工作流程中，电气设计是一项复杂的工作，相关人员需从多角度进行分析，既要保证医院设施的正常运行，又要以强电的供配电为核心，降低医院的建设成本，从实际情况出发，才能提高电气系统设计的合理性，逐步为医院建设产生更高的经济效益和社会效益。

参考文献

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