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淺談在節(jié)能降耗背景下醫(yī)院的建筑電氣照明系統(tǒng)設計

更新時間:2024-10-10點擊次數(shù):499次
淺談在節(jié)能降耗背景下醫(yī)院的建筑電氣照明系統(tǒng)設計

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:隨著新時代的發(fā)展,我國照明技術從傳統(tǒng)的蠟燭到電氣照明,經(jīng)歷了一段漫長的演變過程。目前醫(yī)院建筑電氣照明系統(tǒng)屬于一體化設計,對于24h不間斷使用照明的建筑,能源消耗量巨大,且因為醫(yī)院的特殊性,要保證醫(yī)院建筑內(nèi)24h實時不間斷照明,但是醫(yī)院建筑內(nèi)有些空間不存在醫(yī)患人員時,不需要持續(xù)照明,傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)是整個系統(tǒng)同時照明,造成了大量不必要的能源損耗,能源的過量消耗對于環(huán)境以及人體都有很大的損傷?;诖耍瑢?jié)能降耗的醫(yī)院建筑電氣照明系統(tǒng)設計進行研究,僅供參考。

關鍵詞:節(jié)能降耗;醫(yī)院建筑;電氣照明;照明系統(tǒng)造

0引言

目前,能源短缺已成為一個全球性問題。在建筑業(yè)的發(fā)展中,建筑電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能水平與中國的能源利用率有關。照明系統(tǒng)中的低功率因數(shù)和高電壓波動將導致較大的功率損失。因此,要認真研究電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能設計。

1醫(yī)院照明設計需求

  1. 門診照明的設計。診所是醫(yī)院重要的功能室,設計的主要要求是創(chuàng)造舒適的照明環(huán)境,使患者能夠與醫(yī)生良好溝通。因此,門診照明得保持必要的照明和良好的色彩再現(xiàn),以滿足醫(yī)生的工作需要。同時,為了避免患者的焦慮和不適,通常使用沒有頻閃光源的暖白光光源。診所的照明通常為300Lx,燈和燈由李丹控制,方向與外窗平行。

  2. 室內(nèi)的照明設計。病房是患者能長期呆下去的重要空間。根據(jù)醫(yī)護人員和患者的不同活動,照明要求也各不相同。因此,室的整體照明設計采用混合型?;颊咝枰岷偷恼彰鳝h(huán)境,以保持舒適和舒適的狀態(tài)。病房的照明通常在100 ~ 150 LX之間,采用沒有頻閃光源的顏色和溫度的溫暖光源。醫(yī)護人員需要足夠的區(qū)域照明來檢查和治療患者。一般來說,醫(yī)院病床頂部裝有高顏色半透明聚光燈,局部照明可達到300 ~ 500 LX。同時,考慮到夜間照明的必要性,為了避免影響其余患者,原則上,微光燈安裝在墻壁的主角線上,或者采用格柵百葉窗,照明控制在1 ~ 2lx。

為領土的運作和清理設計照明。有干凈要求的房間,如工作區(qū)和重癥監(jiān)護室,需要滅菌和干凈的燈。同時,手術和清潔區(qū)對照明系統(tǒng)設計要求很高。以手術室的照明設計為例,需要安裝特殊外科用無影燈、普通燈、信號燈和應急照明電源,手術用無影燈和普通照明需要單獨控制,以單獨電路供電,提高可靠性。手術室照明標準需要750lx以上,建議按照1000lx設計,光源的淺色指數(shù)一般需要90以上,色溫適合無影燈。另外,內(nèi)置的密封照明條主要用于普通照明,為了防止意外進入,得在手術室外門上方0.2米處安裝警示燈,還得提供緊急照明電源。

2建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能設計中的問題

(1)系統(tǒng)負荷系數(shù)低的熒光燈和金鹵燈降低了照明系統(tǒng)的功率因數(shù),造成線路損失大。為了有效解決這類問題,設計人員需合理設置無效的系統(tǒng)補償功率,但這種處理也增加了建筑照明系統(tǒng)的建設和使用成本。(2)電壓波動造成較大損失。如果系統(tǒng)平均電壓增加4%以上,熒光燈的壽命將縮短約一半。因此,如果建筑物照明系統(tǒng)引起明顯的電壓波動,系統(tǒng)壽命將會縮短,電壓波動將會增加電源線路運行時的功率耗散。為了解決上述問題,得合理選擇燈泡。

3基于系統(tǒng)設計要點

3.1光感器設計

醫(yī)院建筑電氣照明系統(tǒng)硬件區(qū)域的光感器是節(jié)能降耗領域重要的器件之一,此器件的工作任務主要是檢測醫(yī)院建筑內(nèi)移動的人員,然后根據(jù)變化的時間點進行合理強度的照明。檢測器安裝在每棟建筑內(nèi)的每個樓層頂上,光感器會設定一定的照明時間,一旦照明時間達到,光感器提前2s進行重新識別,如果還存在人員則持續(xù)照明,如果不存在立即熄滅,節(jié)省建筑的照明能源消耗。光感器的臨界光亮度為80cd/m2,光感器的有效時間設定為300s。

3.2燈具選擇與布置

為了營造溫暖舒適的醫(yī)療環(huán)境,根據(jù)綜合醫(yī)院建筑各功能場所的特殊要求,根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑照明設計標準》(50034-2013年)和相關設計標準的照明標準值,選擇合適的燈來滿足醫(yī)療活動的需要。(1)門診部門的燈和燈的選擇。門診服務區(qū)主要提供醫(yī)療活動,一般使用網(wǎng)狀熒光燈。如果條件允許,建議使用帶有LED光源的天花板嵌板照明,照明約為300lx。另外,為了讓醫(yī)生確認和治療,可以在患者頭頂安裝溫暖的白色窄4000K天花板燈,照明一般為300 ~ 500 LX。(2)在操作區(qū)域內(nèi),燈和燈的選擇。手術室照明強度要高,燈的數(shù)量不能太大,還要考慮手術室的節(jié)能要求。一般來說,建議使用發(fā)熱量低、幾乎不會使室內(nèi)溫度上升的LED光源。選擇燈和燈時,要考慮清潔和衛(wèi)生要求。通常會選擇內(nèi)置的密封燈帶,它具有很好的防震效果,可以阻止眩光。一般來說,手術室的照明應采取調(diào)光方法。手術室不能有強烈的反射,照明的均勻性不能低于0.7。色溫得與無陰影光源的色溫兼容,顏色再現(xiàn)接近自然光。根據(jù)手術室的大小和操作特點,選擇沒有特殊陰影的燈,得配備調(diào)光開關,根據(jù)特殊配電盒方案供電。(3)病房地區(qū)的燈具選擇。一張伊登床得允許在病房區(qū),并安裝當?shù)責艄?。通常使用漫反射燈和高顏色光源。通常,模塊化熒光燈安裝在綜合醫(yī)療皮帶上,以滿足患者在床上的要求,避免影響其他床。光源要暖和,功率不能太高。

3.3控制開關的使用

如果一個地方或固定場所同時有許多燈和燈,得合理地管理它們。在充足的自然光條件下,開關應安裝在靠近遠窗的窗戶上。因此,在室內(nèi)照明設計過程中,充分考慮到將使用室內(nèi)照明的人數(shù)。如果人少的話,只應該使用少量的燈和燈籠,其他的燈和燈籠可以燉,這可以在一定程度上減少資源的浪費。民用場所居室和通道照明設計采用統(tǒng)一的開關控制方法,正確考慮照明條件和場所使用要求,并進行合理的群體控制。在設計影院照明控制時,進行統(tǒng)一管理和控制照明設備,并根據(jù)影院內(nèi)部標準和要求控制照明強度。就酒店而言,所有客房都應配備節(jié)能控制開關。可使用自然照明樓梯和走廊,安裝應急照明設備和節(jié)能控制開關。光線充足時,節(jié)能控制開關可自動關閉。

3.4控制器設計

對于醫(yī)院建筑電氣照明系統(tǒng)來說,識別并執(zhí)行光感器和脈沖器發(fā)送的照明命令也是十分重要的,因此在系統(tǒng)的硬件區(qū)域設計一個控制器,完成系統(tǒng)照明的約束。為了達到預期效果,文中選擇EIB控制系統(tǒng),控制器主要由總線、控制閥、各種零件以及雙絞線組成。總線采用二進制材料,該材料具備較高的靈敏度,對于任何強度的信號都可以識別并控制。此控制器的輸出模式采用繼電器和NPN晶體管的模式,供電電源為24V,控制精度可以達到1.0等級,為了降低各個器件之間工作的磨損,控制器的外殼采用不銹鋼材質(zhì),工作功率為2W,控制頻率為800次/s,輸出的有效功率為25W。

3.5采用新型電子節(jié)能鎮(zhèn)流器

壓載是節(jié)能燈所需的。傳統(tǒng)的壓艙物可能在壓艙物中起一定作用,但實際效果并不令人滿意,不能完quan滿足目前的需求,需要消耗大量的能源。新的電子壓載有很多優(yōu)點,如低噪音、低頻閃污染、低消費功能等。同時大大降低線損率,提高電網(wǎng)質(zhì)量水平。因此,需要高度重視電子節(jié)能壓載,并正確應用于節(jié)能結構,達到良好的節(jié)能降耗效果。

4 AcrelEMS-MED醫(yī)院能源綜合管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結合《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)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(shù)據(jù),監(jiān)測以電能質(zhì)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(yī)院后勤管理人員進行能源供應系統(tǒng)及設備的運行管理工作,幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況,為醫(yī)院能源信息化建設和節(jié)能管理提供了良好的技術平臺。

4.2平臺拓撲圖

4.3醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案

醫(yī)院人流比較密集,科室較多,照明用電在醫(yī)院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統(tǒng),在提升醫(yī)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(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)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(qū)域的照明浪費,還可以幫助醫(yī)院管理照明。

系統(tǒng)在配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源、開關驅(qū)動器、IP網(wǎng)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(xiàn)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(jīng)過可以設定紅外感應控制亮燈,人離開后在設定的時間內(nèi)熄燈,智能面板等手動控制設備,可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結合。

應用場合(配電室)

產(chǎn)品

型號

功能

普通照明

配電箱

ASL220-S24-16 24路開關驅(qū)動器3

ASL220-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤5VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出,輸出可通過按鈕手動控制,輸出狀態(tài)液晶屏顯示。

4、2路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。

  1. 外形尺寸:

144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

按鍵面板

IMG_256

ASL220-F1/2

1聯(lián)兩鍵

1、ALIBUS總線場景面板,通信鏈路供電;

2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵,多彩背光指示,金、黑、灰可選;

3、每個按鍵支持長按、短按功能,均可實現(xiàn)開關、調(diào)光、場景控制;

4、外形尺寸:

86mm(W)*86mm(H)*24mm(D);

5、86底盒安裝

探測器

IMG_256

ASL220-PM/T

PIR+照度傳感器

1、ALIBUS總線傳感器,通信鏈路供電,功耗:20mA@24V;

2、特殊運算電路,可通過紅外感應探測到人體動作;

4、安裝方式:嵌入式;

5、外形尺寸:ф80mm*33mm;產(chǎn)品外露尺寸:ф80mm*2.5mm

備用照明

雙切箱

IMG_256

ASL210-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤3VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出。

4、1路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號,1路485通訊。

5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、消防聯(lián)動啟動一般照明(備用照明)。

7、35mm標準導軌式安裝

應用場合(艙室)

產(chǎn)品

型號

功能

普通照明

配電箱

ASL220-S24-16 24路開關驅(qū)動器3

ASL220-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤5VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出,輸出可通過按鈕手動控制,輸出狀態(tài)液晶屏顯示。

4、2路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號。

5、外形尺寸:144mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

按鍵面板

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ASL220-F1/2

1聯(lián)兩鍵

1、ALIBUS總線場景面板,通信鏈路供電;

2、1聯(lián)2鍵輕觸按鍵,多彩背光指示,金、黑、灰可選;

3、每個按鍵支持長按、短按功能,均可實現(xiàn)開關、調(diào)光、場景控制;

4、外形尺寸:86mm(W)*86mm(H)*24mm(D);

5、86底盒安裝

探測器

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ASL220-PM/T

PIR+照度傳感器

1、ALIBUS總線傳感器,通信鏈路供電,功耗:20mA@24V;

2、特殊運算電路,可通過紅外感應探測到人體動作;

4、安裝方式:嵌入式;

5、外形尺寸:ф80mm*33mm;產(chǎn)品外露尺寸:ф80mm*2.5mm

備用照明

雙切箱

IMG_256

ASL210-S

系列

1、ALIBUS總線擴展模塊,通信鏈路供電。

2、功耗:≤3VA

3、4路16A磁保持繼電器輸出。

4、1路開關量輸入,可接入開關、報警、人體紅外感應器等信號,1路485通訊。

5、外形尺寸:108mm(W)*90mm(H)*70mm(D)。

6、消防聯(lián)動啟動一般照明(備用照明)。

7、35mm標準導軌式安裝

IP網(wǎng)關

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ASL200-485-IP

IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器(ALIBUS<-->TCP/IP)

1、1路ALIBUS通信總線接口。

2、1路RS485

3、1路以太網(wǎng)接口,以太網(wǎng)通訊

4、串口速率1200~115200bps可配置。串口支持標準MODBUS-RTU協(xié)議。

5、外形尺:

96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)。

6、35mm標準導軌式安裝

7、IP地址設置連接、ALIBUS系統(tǒng)組網(wǎng)擴容、ALIBUS通訊軟件連接

IP輔助電源

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ASL200-P20

輔助電源

1、輸入電壓范圍:176-264VAC

2、輸出電壓及功率:24VDC/20W

3、電壓調(diào)整范圍:21.6~29V

4、工作溫度:-40~+70℃

5、外形尺寸:96.6mm(W)*70mm(H)*18mm(D)

6、35mm標準導軌式安裝

5結束語

近年來,新的大型醫(yī)院建筑不斷涌現(xiàn),醫(yī)院的服務質(zhì)量和水平也在不斷提高。作為24小時不間斷運行的公共建筑,醫(yī)院照明系統(tǒng)中燈具的種類和數(shù)量非常多。良好的照明環(huán)境和舒適度可以提高患者的康復效果,降低醫(yī)療失誤率。醫(yī)院照明系統(tǒng)有引導、手術、等待、住院、急診、值班、用餐、監(jiān)控、室外照明等類別和要求。照明能耗約占醫(yī)院總能耗的8%~15%,能耗占比很大。

參考文獻:

  1. 周梁燕.基于節(jié)能降耗的醫(yī)院建筑電氣照明系統(tǒng)設計

  2. 劉文茜.淺析大型醫(yī)院建筑照明系統(tǒng)設計[J].中國設備工程,2021(23):104-105.

  3. 時登福.建筑電氣照明系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設計技術要點分析[J].光源與照明,2021(06):7-8.

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版.

[5] 安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10

作者簡介

任運業(yè),男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

 

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