淺談大型醫(yī)療建筑不同空調(diào)系統(tǒng)供配電分析
繆陽揚(yáng)
江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司江蘇江陰214432
摘要：近年來醫(yī)療事業(yè)改革正在大力推進(jìn)，供電系統(tǒng)作為醫(yī)療建筑中非常重要的一部分，對保證整個(gè)醫(yī)療系統(tǒng)的順利運(yùn)行具有非常重要的影響。因此，本文以大型醫(yī)療建筑的不同空調(diào)系統(tǒng)供配電分析為例展開了詳細(xì)分析，對供配電運(yùn)行的安全性、有效性等進(jìn)行了合理地分析，以保證可以滿足不同空調(diào)系統(tǒng)在用電方面的需求。
關(guān)鍵詞：大型醫(yī)療建筑；空調(diào)系統(tǒng)；供配電
0引言
對于大型醫(yī)療建筑來說，空調(diào)系統(tǒng)不僅僅是為了維持醫(yī)院室內(nèi)的溫度，還需要滿足手術(shù)室以及監(jiān)護(hù)室等在溫度和濕度等方面的要求，相對于其他建筑而言醫(yī)療建筑的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加嚴(yán)格，難度也更高。空調(diào)在整個(gè)建筑供電系統(tǒng)中耗電量高，是主要的支出內(nèi)容之一。因此，對大型醫(yī)療建筑不同空調(diào)系統(tǒng)的供配電進(jìn)行分析，對醫(yī)療建筑的冷熱源需求以及空調(diào)的運(yùn)行以及使用性質(zhì)等進(jìn)行分析，有利于供配電系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，節(jié)約成本，降低支出。
1大型醫(yī)療建筑空調(diào)系統(tǒng)的基本要求
醫(yī)院分為各個(gè)科室，每一個(gè)科室都具有特殊性，對于空調(diào)的要求溫度和濕度也都是不同的。一般性區(qū)域夏季孔度溫度要求在25度上下，冬季則為24度上下，手術(shù)室和監(jiān)護(hù)室的溫度則常年為24度。在空氣的潔凈程度方面，一般性的區(qū)域是普通環(huán)境，也可以設(shè)置不同凈化級別。在濕度方面，一般性區(qū)域相對濕度的控制范圍在不超過30%，不高于65%，特殊區(qū)域的濕度控制范圍不超過45%，不高于55%。除上述幾點(diǎn)外，還需要提供熱源以及冷源，夏季利用空氣的冷凝除濕，冬季則對空氣進(jìn)行再加熱，維持室內(nèi)的溫度。因此，根據(jù)我國2013年關(guān)于醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于負(fù)荷的規(guī)定，對于二級和三級醫(yī)院空氣凈化機(jī)組應(yīng)該采取二級負(fù)荷，利用雙回路供電方式，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須要對熱源以及冷源進(jìn)行充分地了解，對凈化空調(diào)的工作原理進(jìn)行了解。而這三種不同空調(diào)的冷熱源系統(tǒng)形式存在差異，以下進(jìn)行具體分析。
2不同空調(diào)系統(tǒng)的供配電分析
一，冷水機(jī)組加鍋爐。此系統(tǒng)形式簡單，冷水機(jī)組在整個(gè)醫(yī)院當(dāng)中為空調(diào)系統(tǒng)提供冷源，鍋爐則提供熱源。運(yùn)作的原理是兩者在夏季時(shí)要同時(shí)開啟，所以在負(fù)荷計(jì)算書的編制過程中，不要將兩者的組合簡單地看作是季節(jié)性負(fù)荷，避免在計(jì)算時(shí)取其大者計(jì)入變壓器負(fù)荷，這樣會影響精準(zhǔn)性。在具體的設(shè)計(jì)過程中，冷水機(jī)組可以根據(jù)機(jī)組本身的容量以及當(dāng)?shù)氐墓╇娗闆r和經(jīng)濟(jì)條件等，經(jīng)過業(yè)主與專業(yè)設(shè)計(jì)人員協(xié)商之后，確定合理的機(jī)組額定電壓，如果情況允許爭取采取10kv或者6kv的冷水機(jī)組，這樣更能夠達(dá)到節(jié)約能耗的目的。在具體的運(yùn)作過程中，如果單臺的額定輸入功率超過了1200kw，供電方式應(yīng)該選擇高壓。如
果超過900kw，不超過1200kw適宜選用高壓輸電方式。如果超過650kw，不超過900kw則可以選擇高壓輸電方式。
二，冷水機(jī)組加鍋爐加風(fēng)冷熱泵。此系統(tǒng)主要是在夏季炎熱，冬季寒冷和夏秋溫度比較適宜的地區(qū)，一般在夏季溫度達(dá)到22℃以上冷水機(jī)組就會全部打開進(jìn)行冷源的供應(yīng)，鍋爐開啟之后為手術(shù)室和監(jiān)護(hù)室提供熱源，風(fēng)冷熱泵則是為了夏季空氣凈化所提供的備用型設(shè)備。如果冷水機(jī)組出現(xiàn)檢修或者停止使用時(shí)則采取風(fēng)冷熱泵。春秋溫度適宜的季節(jié)，醫(yī)院內(nèi)的一般區(qū)域內(nèi)是不需要使用空調(diào)系統(tǒng)的，但是特殊的凈化區(qū)域除外，此時(shí)冷水機(jī)組不開啟，風(fēng)冷熱泵則主要為手術(shù)室和監(jiān)護(hù)室提供服務(wù)，鍋爐則需要開始熱源供應(yīng)。在冬季鍋爐要開啟全部熱源供應(yīng)，但是部分冷水機(jī)組在溫度達(dá)到15℃以下之后無法正常使用，所以還需要利用風(fēng)冷熱泵為凈化區(qū)域提供冷源。從上述對該空調(diào)系統(tǒng)的分析可以看出，夏季時(shí)冷水機(jī)組和鍋爐是同時(shí)運(yùn)行的，所以在計(jì)算負(fù)荷時(shí)需要同時(shí)計(jì)入，但是冷水機(jī)組和風(fēng)冷熱泵不同時(shí)使用，所以在計(jì)算負(fù)荷時(shí)只需要取大電量者即可。在空調(diào)系統(tǒng)配電時(shí)好從冷水機(jī)組到風(fēng)冷熱泵，并利用同一個(gè)變壓器低壓側(cè)引出，根據(jù)不同使用特性的特點(diǎn)，對整個(gè)變壓器的配置容量進(jìn)行降低。在二級和三級醫(yī)院空氣凈化機(jī)組都是二級負(fù)荷，所以風(fēng)冷熱泵提供的是冷源，采取的雙回路供電方式，可以確保供電的穩(wěn)定性，保證手術(shù)室、監(jiān)護(hù)室等醫(yī)療區(qū)域內(nèi)的空氣環(huán)境。
三，冷水機(jī)組加鍋爐加一體式風(fēng)冷熱泵。此系統(tǒng)是針對醫(yī)院中凈化區(qū)域和非凈化區(qū)域的冷熱源供應(yīng)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置的，冷水機(jī)組加鍋爐是為醫(yī)院非凈化區(qū)域提供冷熱源供應(yīng)的，一體化風(fēng)冷熱泵則是為凈化區(qū)域提供冷源除濕和熱源供應(yīng)。這樣做是為了確保凈化區(qū)域內(nèi)的熱源有保障，所以將非凈化區(qū)域內(nèi)的熱源設(shè)計(jì)到了另一個(gè)支路上。如果一體化風(fēng)冷熱泵需要檢修，冷水機(jī)組和鍋爐就會作為備用機(jī)組為凈化區(qū)域提供冷源和熱源，在具體的運(yùn)行過程中由于兩者是獨(dú)立運(yùn)行的，所以負(fù)荷需要同時(shí)計(jì)入。一體化風(fēng)冷熱泵采取雙回路供電方式，可以給空調(diào)系統(tǒng)提供很好的供電效果。
3安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)
3.1平臺拓?fù)鋱D
3.2醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測量、記錄、報(bào)警等功能，并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制及其他設(shè)備通信，實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。
電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時(shí)對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機(jī)、無功補(bǔ)償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場合 | 名稱 | 系列型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng)后臺 | 電力監(jiān)控軟件 | Acrel-2000/Z |
| 數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、數(shù)字通信、遠(yuǎn)程操作與程序拉制、權(quán)限管理、車件記錄與告營、故障分析、各類報(bào)表 |
通訊層 | 智能網(wǎng)關(guān) | Anet系列 |
| 8個(gè)RS485串口2kV隔離，2個(gè)以太網(wǎng)接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多不同數(shù)據(jù)服務(wù)要求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，裝置電源:220VAC/DC。 |
35KV、10KV | 微機(jī)保護(hù)裝置 | AM6-x |
| 相間電流速斷保護(hù)，相間電流速斷保護(hù)（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護(hù)，反時(shí)限相間過流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），零序反時(shí)限過流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，控制回路異常告警。 |
35KV\10KV進(jìn)線側(cè) | 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波，波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內(nèi)存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護(hù)網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
35KV/10KV測量 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-520 |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì) |
35KV\10KV帶電顯示裝置 | 智能操控裝置 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠(yuǎn)方/就地、分合閘、儲能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對時(shí)、高壓柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4～20mA輸出； |
35KV\10KV弧光保護(hù) | 弧光保護(hù)裝置 | ARB5-x |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個(gè)擴(kuò)展單元，配置弧光保護(hù)（8組）、失靈保護(hù)（4組）、TA斷線監(jiān)測（4組）、11個(gè)跳閘出口； |
35KV\10KV配電柜 | 無線測溫 | ATE400（PT柜選用ATE200） |
| 監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳輸至ASD320就地顯示，也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內(nèi)置電池式和感應(yīng)取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃ |
0.4KV進(jìn)線 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-520(96外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì) |
電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波，波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內(nèi)存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護(hù)網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 | |
測溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個(gè)無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
無線測溫傳感器 | ATE400 |
| 監(jiān)測母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳輸至ASD320就地顯示，也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內(nèi)置電池式和感應(yīng)取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃ | |
0.4KV濾波柜 | 有源諧波治理系統(tǒng) | AnSin-xxx |
| 有源電力濾波器井聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償， |
0.4KV補(bǔ)償柜 | 有源無功補(bǔ)償系統(tǒng) | AnCos-xxx |
| 低壓無功功率補(bǔ)償裝置并聯(lián)在整個(gè)供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負(fù)載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進(jìn)行補(bǔ)償,無功功率補(bǔ)償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關(guān)、控制器等組成。 |
0.4KV饋線 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-510(72外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì) |
電氣火災(zāi)監(jiān)測模塊 | ARCM200系列 |
| 三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，視在電能、四象限電能計(jì)量，單回路剩余電流監(jiān)測，4路溫度監(jiān)測，2路繼電器輸出，4路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時(shí)鐘，點(diǎn)陣式LCD顯示，2路獨(dú)立RS485/Modbus通訊 | |
測溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個(gè)無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
無線測溫傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動電流大于5安培，測溫范圍-50-125C，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | |
低壓回路 | 電流互感器 | AKH-0.66系列 |
| 測量型互感器，采集交流電流信號 |
4結(jié)語
總之，大型醫(yī)療建筑作為應(yīng)對公共衛(wèi)生事件的重要場所，確定醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)療物資的完整性，可以在很大程度上滿足醫(yī)療需求服務(wù)，也能夠快速地獲取周圍醫(yī)療機(jī)構(gòu)的支持。由于醫(yī)院建筑具有很大的特殊性，設(shè)計(jì)與施工中相對復(fù)雜，對于技術(shù)要求也比較高，而空調(diào)系統(tǒng)作為其中為繁雜且耗電量大的電氣設(shè)備，電氣設(shè)計(jì)以及施工要求相對更高，需要設(shè)計(jì)人員不斷地鉆研和學(xué)習(xí)。此外，由于醫(yī)院醫(yī)療服務(wù)的特殊性，空調(diào)設(shè)計(jì)上需要滿足不同區(qū)域的要求，不同空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，所產(chǎn)生的供配電也有所不同，這就需要設(shè)計(jì)人員針對不同空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，原理等進(jìn)行充分分析，在確保用電穩(wěn)定與安全的基礎(chǔ)上，科學(xué)地規(guī)劃線路，精準(zhǔn)地計(jì)算用電指標(biāo)，以保證整個(gè)醫(yī)院供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)：
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[2]盧巖飛,賈祥欽.平戰(zhàn)結(jié)合的人防醫(yī)療工程空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].節(jié)能,2018,37(02):24-26.
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2020.06版．
[4]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10
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